IX
准教授 池沢 遈男 講 師 久保 敦 助 教 冨本 慎一
誉教授 舛本 泰章 大学院生
卒研生 ６
元半 体 研究 池沢遈男 舛本泰章
ッ 結晶 単一窒素等電子 ッ 発 命制御 池沢遈男 舛本泰章 久間芳樹A 迫 和彰A 杉本喜正A A物質 料研究機構
元 ッ 結晶 用い 微 共振器 Photonic Crystal Cavity, PCC 単一 等電子 ッ 周囲 作製 効果 利用 発 命 短縮 研究 行 子 ッ
比 等電子 ッ 再現性良く共振器 結 さ
期待さ 手法 発 命 大幅 短縮 実現 変換限界
単一 子 遉 可能性 あ 明瞭 子干 期待さ
昨年 GaAs:N中 NNA窒素等電子 ッ 共鳴波長 わ 元PCC構造
作製 温 発 格子定数 依存 波長 鋭い 群 観測 い
単一 発 中心 応 い 子相 測定 明
い う 群 い 時間相 単一 子計数法 発 命 調
群 中 共振器 中心 近い 命 短く 離調 増大 発 命 長く い 傾向 あ 確認さ 様 傾向 複数 ッ 結晶
共振器 確認さ い 効果 命短縮 起 い いう解釈 矛盾
い 最 短い発 命 400 ps程 あ 共振器構造 持 い希薄 NNA窒素等電子 ッ い 観測さ い 5~6 ns いう発 命 比 大幅 短縮さ い
5K程 冷却 PCC試料 周 窒素 入 PCC 吸着さ
共振器 波長 2~3 nm 長波長 さ 手法 用い 発 中心 共振器
結 強さ 変化さ 期待通 命 変化 観測さ 単一
窒素発 中心 発 命 PCC 効果 制御 確
単一窒素等電子 ッ 電荷制御 池沢遈男 久間芳樹A A物質 料研究機構
様々 半 体 子 ッ い 子 ッ 電荷状態 印 電 制御 技術 確 立 正や 様々 荷電励起子状態 発 中 観測さ い 子 ッ 類似 系 あ GaAs:N中 窒素発 中心 N As 置換 い 考え 電子親 和力 差 起因 電子 近距離的 力 引 付 さ い う 等電子 純物 電荷状態 子 ッ 様 制御 う 基礎 応用両面 興味深い GaAs 中 窒 素発 中心 い 近年 荷電励起状態 観測さ いう報告 あ 発 中心 荷電状態 制御 期待
々 電荷制御 子 ッ 用い 試料構造 用い 単一発 中心 電荷制御 試 n 層 100 nm程 離 置 窒素 層 形 後 20 nm GaAs 層 100 nm AlGaAs ッ ン 層 20 nm GaAs層 長さ 表面 ITO透明電極
ッ 製膜 裏面 ッ ン う 試料 い 顕微発
観測 印 電 依存 出現 消失 観測さ GaAs:N く見 窒素発 中心 発 微細 裂 互い 垂直 直線偏 持 い
電子や正孔 余計 一 持 荷電励起子 微細 裂 消失 知 回 観測 あ 電 荷電励起子状態 形 さ い 表 い
い 解釈 後 試料 磁場 印 応 中性励
起子状態 や 電荷 正 い 情報 得 期待さ
窒素等電子 ッ ン研究 池沢遈男 久間芳樹A A物質 料研究機構
希薄 N等電子 ッ ン 命 研究 あ 行わ 来
料 単一 子源 用 ン 子 変換 観点 ン特性
知 要 あ GaAs/AlGaAs 子井戸 中央 窒素 層 形 試料 作製 う 試料 GaAs 子井戸 元々 発 見 く 窒素
来 発 支配的 高速 励起 等電子 ッ 束縛さ い 考え
子井戸 い正孔 軽い正孔 縮 解 い 適 波長 偏 励起 ン 100%揃 電子 励起 出来 高速 純物窒素 ッ さ
発 偏 調 ン 命 情報 得 結果 温
200 ps程 ン 命 観測さ 他 似 料系 温 昇
ン 命 長く 1ns超 遉 いう報告 あ 温 依存性 調 興味深い
ン化 学測定 池沢遈男
近年 CdSe,CdS,CdTe 状結晶 化学
的手法 う 原子層 ッ 構造 原
子層厚さ 応 離散的 吸 変化 見 球形 子 ッ 比 非常
高速 応答 期待さ い う 超高速 単一 子発生 利用 CdSe 試料 離 顕微PL測定 進 学
試料 6ML厚 良く揃 7ML以 厚さ 存 良好
試料 得 い 適当 化学処理 施 ッ 解
基 ッ 顕微発 観察 行 発 命 室温 い 溶液中
見 い 300 ps う 速い減衰 観測さ 非
発 遃程 考え 後 う 非発 遃程 抑制 立
観測可能 程 希薄 散さ 手法 開発 必要 あ
表面 ン 久保敦
10 表面 ン波束 相 包絡線形状 空間領域 変化 研究 久保 敦
変形や伝搬速 い 多く 議論 あ 古く 1914年 Brillouin Sommerfeld 予測さ 散媒質中 伝搬 信号 付随 駆信号 観測や 最近 屈
率 持 中 群速 実現 報告 あ 波動 学 基本 均一
等方的 誘電媒質中 伝搬 変形 媒質 2 散 考慮 場
解析解 一般的 知 い う 伝搬 研究 い
び形状 変化 定 的 解析 可能 SP波束 搬 波 相 包絡線形状 変化 SP波束 伝搬 波空間 散 起因 本研究 議論 一般 散媒質中 伝
搬 適用 波束 空間的広 性質 い 新 知見 え
ッ 結晶 波路 10 表面 ン波束 伝搬 久保敦
SPP 散 係 波路構造 精 人 的 形 様々 変調
結果極端 大 波数 や 群速 興味深い状態 作 出
特徴 世代 応用 見込 金属表面
MIM構造 金属 構造 作製 SPP 伝搬 制御 研究 多く行わ い ッ 結晶 考え方 応用 ッ 結晶 特定 波長帯 SPP
ン ッ 形 ッ 結晶中 構造 く 波路 う
ふ う ン 端 実現 等 知 い 本研究
ッ 結晶中 構造 い 領域 設 作製 ッ 結晶 波路
SPP 伝搬さ 10 fs 用い ン - 法 基 く時間 解 子顕微観察
行い ッ 結晶 波路 SPP波束 時間 解 ン
本研究 試料作製 NIMS微細 ッ 行
通信帯波長1.55 m 表面 ン 久保敦
表面 ン ン(SPP) 情報伝遉 媒体 用い ッ 実装化
あ 実用化 行 ッ 用い 波長域 通信波長帯:
= 1.55 μm 整 求 超広帯域 動作 実現 超高速時間領域
ン信号 測定法 確立 信号伝搬 様相 い 理解 必要 あ
励起 ン 近赤外域 金属酸化物 多く 物質
SPP励起 可能 や SPP 伝搬長 大 く伸び い 物性論的 観点
通信波長域 SPP励起 注目さ い 本研究 時間 解顕微鏡法 用い 1.55 μm帯表面 ン 動的 観察法 構築 Au 波路 伝搬 SPP波束 動的特性 評価
目的 1.55 μm 自己相 法 時間幅 評価 SPP 波
Au 波路 構築 1.55 μm 子蛍 発 蛍 薄膜 形 び 用い SPP 子蛍 顕微鏡法 可視化 時間 解観察 行い SPP 群速 や伝搬長 波数 時間発 展 評価 本研究 試料作 筑波大学微細 ッ びNIMS微細
ッ 行
表面 ン 誘 放出 増幅 久保敦
金属 転 布 利得媒質 積層構造 界面 い 励起子 表面 ン
SP 移行 ン SP 増幅さ SPASER SP amplification by
stimulated emission of radiation 生 現象 SP 損失補償や 開発 基本原理 高く注目さ い SPASER 最初 実験的報告 蒸着 Ag薄膜 色素溶液 や色素 樹脂 配 試料 用い ッ ン配置 射率 色素 ン 伴う変化や 色素 ン 誘起さ SP 輻射 幅 狭窄化 観測さ
本研究 角 波数 解 法 用い 励起 ン Dye-PMMA/Ag/
積層構造 い Ag/Dye-PMMA界面 表面 ン びDye-PMMA層 多
波 共鳴角 強く指向 輻射 測定 増幅自然放出
誘 放出 SP増幅 SPASER 実現 確認さ
５ カル ン超格子を用いた クテ ラ モニク 久保敦 中 隆志A A産業技術総 研究
所
GeTe/Sb2Te3超格子 GST 電 印 繰 返 RESET-SET相転移 可能
ッ 変調 製作 行 Au/SiO2/GST 多層膜 ッ 状 入力部 電極
ッ 集束 ン ッ ン / ョン法 作製 入力 信号 ッ
部 ン 変換さ Au/SiO2/GST層 波 電 印 / 照射 場観察 装置 電 Vset 印 伴う 抵 変化 計測 iPCM 動作 類似
RESET-SET-RESET動作 捉え ン GST面積
ッ 繰 返 駆動 可能 あ 証 得 本研究 産総研
代表 CREST研究 あ 産総研 部門 超格子試料 提
供 追 筑波大学微細 ッ びNIMS微細 ッ
行
６ GeTe/Sb2Te3超格子 ン偏極 ン観察用中赤外 ン - 学系 開発 久保
敦 中 隆志A A産業技術総 研究所
GeTe/Sb2Te3超格子 ラ モン励起 観察 た 波長可変 ェム 秒中赤外光源 構築を進
た 本年度 光学系 改良 差周波発生 高効率化を実施し また中赤外 近赤外
分光器を用い中赤外 ル 分光学的 評価を行った こ 中赤外 ル を ラ モン励起 ポ
ン ル 波長 8 近赤外 ェム 秒 ル を ロ ル 用いた時間分解ポン
ロ 法 ラ モン場を和周波過程 可視光域 ッ ン し高感度
検出す 中赤外 ル 波長 3～8μ 範囲 発生し 時間幅 約 s あっ
た こ 範囲 波長 連続的 可変 あ 35 µJ pu s 出力 得 ポン ル 波長
可変 あ こ ラ モンモ 分散関係 分光学的 調査ま 行う目処 立った
＜論文 査読論文
1. M. Ikezawa, L. Zhang, Y. Sakuma, and Y. Masumoto: “Quantum interference of two photons emitted from a luminescence center in GaAs:N”, (to be published in Appl. Phys. Lett.).
2. H. Yu, Q. Sun, J. Yang, K. Ueno, T. Oshikiri, A. Kubo, Y. Matsuo, Q. Gong, H. Misawa, “Near-field spectral properties of coupled plasmonic nanoparticle arrays”, Optics Express, 25, 6883-6894 (2017). 3. H. Yu, Q. Sun, J. Yang, K. Ueno, T. Oshikiri, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa, “Exploring Coupled
Plasmonic Nanostructures in the Near Field by Photoemission Electron MIcroscopy”, ACS Nano, 10, 10373-10381 (2016).
4. T. Sugiyama, A. Kubo, T. Nakano, “Optical Modulating Device using Phase Transition of [ (GeTe)2/ (Sb2Te3)]20 Superlattice”, Extended Abstracts of the 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials, 863-864 (2016).
5. 久保敦, “表面 ン 時間 空間 解 ン ”, ン , 27, 14-18 (2016).
学 論文
2. 修士論文 岡篤志 GaAs中 希薄窒素等電子 ッ ン特性
3. 修士論文 王 若曦 ッ 結晶共振器 単一等電子発 中心 発 命制御 4. 修士論文 中 圭 時間 解顕微鏡法 用い 表面 ン波束 相 包
絡線形状 空間領域 変化 研究
5. 修士論文 本実夏 Ag/利得媒質積層膜 表面 ン 誘 放出 増幅 6. 修士論文 亮輔 Au 波路 1.55 m帯 表面 ン ン
動的特性評価
7. 卒業論文 阿部 美咲 [(GeTe)2/(Sb2Te3)]20超格子 相転移 用い ッ 波 変調
8. 卒業論文 大 裕樹 元 ッ 結晶 波路 用い 表面 ン ン 伝搬制御
9. 卒業論文 藤耀至 波長可変 中赤外 時間 解 ン ‐ 学系 開発
10. 卒業論文 宮﨑純 通信波長帯表面 ン 2 子蛍 顕微鏡法 時間 解観察
11. 卒業論文 貝塚秀樹 窒素 GaAs 子井戸 学特性 12. 卒業論文 山 勇真 用い 干 法 相緩和時間測定
＜書籍
1. Y. Sakuma, M. Ikezawa, and L. Zhang, in Micro- and Nanophotonic Technologies, edited by P. Meyrueis, K. Sakoda, and M. Van de Voorde (Wiley-VCH, Weinheim, 2017) pp. 125-141.
2. 久保敦, 学者 ッ 遂歴 研究者 , p.143-144 知 い！ 学
芽 世界Part 5 筑波大学出版会 2016
＜国際会議
1. M. Ikezawa, L. Zhang, Y. Sakuma, K. Sakoda, and Y. Masumoto: " Study on coherence time and indistinguishability of single photons from nitrogen impurity centers in GaAs", 9th International Conference on Quantum Dots (QD 2016) (韓国 州島, 2016/05).
2. A. Kubo, “Dissecting deformation dynamics of femtosecond surface plasmon wave packet”, OSJ-OSA Joint Symposia, 2016年10 30日, Univ. of Tsukuba, Tokyo, Japan 招待講演
3. T. Sugiyama, A. Kubo, T. Nakano, “Optical Modulating Device using Phase Transition of [ (GeTe)2/ (Sb2Te3)]20 Superlattice”, SSDM2016, 2016年9 28日, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
＜国 会議
1. 王若曦; 池沢遈男; 山 雄太; 久間芳樹; 武 寛之, 池 直樹, 杉本喜正, 迫 和彰, 舛本泰 章： ッ 結晶共振器 単一等電子発 中心 発 命制御 応用物理学会 第 64回応用物理学会春 学術講演会 横浜 2017年3
2. 王若曦; 池沢遈男; 山 雄太; 久間芳樹; 武 寛之, 池 直樹, 杉本喜正, 迫 和彰, 舛本泰 章： 等電子 ッ 埋 込 ッ 結晶共振器 単一 子発生 発 命制 御 日本物理学会 第72回年 大会 大阪大学 2017年3
4. 久保敦, “ 金属表面や 空間 補足 可視化 ‐ 電子顕微 鏡･ 学顕微鏡 組 わ ”, 日本顕微鏡学会様々 ン 技術研究部会第 回研究会, 2016年11 20日, 紫雲 日立製作所基礎研究 ン 招待講演
5. 久保敦, “ 時間領域 ン波束 変形 崩壊”, 日本物理学会2016年秋
大会 ン 表面界面 構造 場観察 , 2016年9 15日, 金沢大学 招待講
演
6. 中 圭 , 久保敦, “ 表面 ン波束 搬 波 相 包絡線形状変化 超高速 ン 解析”, 日本物理学会2016年秋 大会, 2016年9 14日, 金沢大学
7. 杉山岳, 久保敦, 中 隆志, “[(GeTe)2/(Sb2Te3)]超格子 相転移 誘起さ 金属-絶縁体-超格子 型積層膜 ッ 構造 電磁場 変調”, 日本物理学会 2016 年秋 大会, 2016年9 15日, 金沢大学
8. 本実夏, 久保敦, “Dye-PMMA/Ag/ 積層構造 蛍 発 角 解測定”, 日本物理学会2016年秋 大会, 2016年9 15日, 金沢大学
9. 大竹祐香, 久保敦, 笠谷岳士, 宮崎英樹, “ 表面 ン波束 MIM型 励振 ”, 日本物理学会2016年秋 大会, 2016年9 15日, 金沢大学
10. 久保敦, “ 励起 子蛍 顕微鏡法 ン波束 時
間 空間 ”, 筑波大学 戦略 ッ ン , 2016 年11
1日, 筑波大学
11. 久保敦, “物質 散 散 波束 様 歪 ”, 子 研究
ン ン 化学 最 端2016 , 2016年11 24日, 千葉大学西千葉 ン
12. 本実夏, 久保敦, “Ag/Rhodamine系色素積層構造 表面 ン･ 波 多 波数ASE”, 第64回応用物理学会春 学術講演会, 2017年3 14日, 横浜 13. 亮輔, 宮崎純, 池沢遈男, 久保敦, “Au 波路 1.55 m帯 表面
ン ン 時間 解顕微観察”, 第64回応用物理学会春 学術講演会, 2017年3 14日, 横浜
＜外部資金
1. 公益 団法人 友電 社会 献基金, H28~29, 半 体 構造 共鳴 励起 区 別 い 子 発生 ：池沢
2. 研費 若手(A), 研究代表者, H26~29, 通信帯 表面 ン波束 顕微映像化 非線形増幅 ：久保
3. 学技術振興機構 CREST, 研究担当者, H26~H31, ン超格子 用い ：久保
