フォトニクスニュース 第 6 巻第3号

2020 年

研究室紹介

Yamashita & Takahashi Lab., Kyoto Institute of Technology
山下兼一，高橋駿

Kenichi Yamashita, Shun Takahashi

京都工芸繊維大学，〒 606-8585 京都市左京区松ヶ崎橋上町
Kyoto Institute of Technology, Matsugasaki, Sakyo-ku, Kyoto 606-8585, Japanる．本稿ではそれらの研究ト ックスについて，我々の研究活動を し かりさせていただく．に

本研究 は 機フォト クスや ノ光電子工学を研究対象としており，であると高 が合 でしている．現 の研究が 2017にスタートして 来， さな
ではあるが 々活発に研究活動を 進している．また，本研究 と じ組
内にはフォト クスに関連する研究 が かにも多く，教研究のでも効果を生み出し，学内全でもフォト クス分 の研究活動が んである．の 1 人であるは，工学や光 レクトロ クス， 機 レクトロ クスなど，これまでに多な研究分 を経験してきた．
大学では学部生から学 特別研究 PD までの 9 間，構造の光物性や光の成 技術の研究を行い，現の研究のとなる的な物性物理学を習得した．
そ の 後， 現のにし，レーザー材料やのリ ー光技術などの研究を経ることで，応用分 までのい光 レクトロ クス分 をしてきた．また，それと 行しての 機 分子及び高分子材料を用いたフォト クス技術にもを持つようになり， 機関や 学 の 生とも ラ レーションしながら 分 の研究技術も磨いてきた．このようない研究経験を踏まえた 果として，現 メインに取り組んでいる研究テー が 機 材料 での光 物用のとそれにく ラリトンデ イスの開発である．一 ，高 は 機（ に GaAs）のノ加工技術を 使して 次元構造（フォト ック）をし， 次元的に光を じ めた ノにおける光 物用などの研究を行っていな 起子
スペクトルを示す活性材料によってされた微内において，形成される光子モー の ネル ーが 起子子モーメントのネル ーとした時，光 物 間での用効果が高められ，光 物 の イ リッ子である
ラリトンはラリトンが形成される 1）．
ー子性と さな 効 量を持つとされ，ーレントな ネル ー状 （ ラリトン）を示すことがよく られている 2）．これまでは に 機化合物の イクロビティにおいてその物性が 目されてきたが，2010 に シ ン大学のグループから機の1つである ントラ
センの微において，でのラリトンが報 さ れ た 3）．に機レーザーに関する研究を進めていたらはこの報 に強く 化され，それ 来， 機ラリトンを研究活
動のメイント ックに えることになった．
我々の研究 では，光 物
イ リッ 化 の性がされる材料 として， 動子強度が大きく，強い分子を する TPCO とれる 分子に 目している．ところがは，分子がスラ 型のになることが多く，いわ る VCSEL 型の イクロビティとの 性がよくなかった．しかし，2014に TPCO の一 である BP1T-CN とれる分子において大きな 動子強度との分子ができることがわかり 4），これが レークスルーとなってまともな成果が出

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め，での強 合観測やーレント発光の観測を成するに った．
このような学 的研究を 進するには物理化学 の研究 との連携が不可 であった．特に TPCO を使用するにあたっては，この材料 の開発 である生（工 大教 ）の力を ぎ，その成 に関しては生（工 大）に多大な研究 力をいただいた．また，本研究の開 から現るまで，大の生，研の々生らと強く連携して成果を出してきており，
では的にも 々にされつつある状況
5）な誘電 多層 のには，にある ．また，高大大学の生に多大な力をいただ
いている．
2016 度に学内で 1 間の 外に出る機をいただいた． 機 の ラリトン研究をさらに進するためには材料的 見のをることが不可と考え，世の 機光 レクトロ クスの研究である
ン リッジ大学の R. H. Friend 生の研究 をした．
研究 としてのプロジェクト
として TPCO ラリトンの 高イクスを らかにするとともに 6），現 で多くの研究 とを深め，
ライ ペロ スカイトの識をした．この材料 は，高効率な電として 目を めているが，LED やレーザ材料，ラリトン材料としてもされており，その特 な電子物性による しい光機能の創出がされている．
後に Friend 研究 の 手 P.I. である A. Raoとペロ スカイト微に関する研究を開 し，これまでの 機とは なる電子物性に間起因した深い成果が出 めている 7）．に教 に 進させていただき，後の 2017 度からは，研究 として大学からした高 と合 して光 レクトロ クス研究グループを形成し，現 に っている．

程時に研究した電子ス ン物性の微 電 測定技術を用いて，光との電子とのス ン動量を 用したス ントロ クスの研究も めた．とは， 機機の材料の いはあるものの，微における光 物用の点で研究が一 しており，理 や考 の面でを重ている．今後は， 機 / 機材料の イ リッ 化など，実験面での連携もしている．

おわりに本研究グループでは学部生，大学 生を合わせて15 程度の学生が 力し合いながら， 々のびのびと活動している．
100 の学部生が程進学しており， 大学からの大学入 も多い．
度 からの ロので，になっていた定ンパなどが開 できないのはであるが，たな研究 生活のに 応すべく，きに進んでいるところである．大 ありがたいことに，，高ともにフォト クス分の 事を経験させていただくことができた．また，度のフォト クスワー
クショップでは学生がスター をいただいたり，学内での研究 イベント はをいただいたりするなど，グループとしても本分には大 お世になっている．ここに よりのを し上 るとともに，今後とも学術や本分などを通じて，多くのフォト クス技術を 強させていた
だきたい 存である．

1）Weisbuch, C., et al.: “Observation of the coupled excitonphoton mode splitting in a semiconductor quantum
microcavity,”Phys. Rev. Lett., 69 （1992）3314-3317.
2）Kasprzak, J., et al.:“Bose Einstein condensation of exciton
polaritons,”Nature, 443（2006）409-414.
3）K na-Cohen, S., et al.:“Room-temperature polariton lasing inan organic single-crystal microcavity,”Nat. Photon., 4（2010）371-375.
4）Yamashita, K., et al.:“Vertical cavity surface emitting lasingfrom cyano-substituted thiophene/phenylene cooligomer
single crystals,”Appl. Phys. Lett., 104（2014）255301.
5）Yanagi, H., et al.: “Cooperative behaviors in amplified
emission from single microcrystals of thiophene/phenylene
co-oligomers toward organic polariton laser, ”Adv. Opt.
Mater., 7（2019）1900136.
6）Yamashita, K., et al.:“Ultrafast dynamics of polariton coolingand renormalization in an organic single-crystal microcavity
under nonresonant pumping,”ACS Photon., 5（2018）21822188.
7）Fujiwara, K., et al.“Excitation dynamics in layered lead halide
perovskite crystal slabs and microcavities,”ACS Photon., 7（2020）845-852.
8）Takahashi, S., et al.: “Circularly polarized vacuum fieldin three-dimensional chiral photonic crystals probed byquantum dot emission,” Phys. Rev. B 96 （2017） 195404,
Editors Suggestion.

高 は，からして， イクロ
ュレーション法という積層技術によってした，サクロンの GaAs 次元フォト ックを に研究を行ってきた． 次元フォト ック
内部に ノを けることで，あら る・ 光をする光を じ めることができるため，高効率な ノレーザーや，自 度の高い量子電力学現象などがされている．また， 次元 でのみ実現可能な構造カイラリティ（らせん構造）に 目して光の研究を行っている か，ト ロジカ
ルフォト クスの研究にも 力している．
では，

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