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研究概要

電子と光子の相互作用を巧みに利用するオプトエレクトロニクス技術は、太陽電池や発光ダイオードなど、私たちの社会で広く使われており、今も進歩が続いています。微小デバイス作製技術の発展により、光子の量子性を利用する新たな光デバイスがもたらす技術革新も現実味を帯びてきました。当研究チームでは、光を量子単位で扱う機能やナノ物質の量子物性を活用する機能を備えた新しい光エレクトロニクス技術の創出を目指しています。トップダウンの微細加工技術とボトムアップの精密合成技術を融合させ、室温かつ通信波長帯で動作する単一光子制御デバイスや光による量子情報処理を可能にする集積フォトニクスの開発に挑んでいます。

研究分野

総合理工、工学、物理学、化学

キーワード

カーボンナノチューブ、二次元物質、フォトニック結晶、ナノデバイス、集積フォトニクス

研究テーマ

1. 室温動作通信波長単一光子源の開発
2. 極低消費エネルギー発光素子の開発
3. 新機能性光センサーの開発

主要論文

1. Fang, N., Chang, Y. R., Fujii, S., Yamashita, D., Maruyama, M., Gao, Y., Fong, C. F., Kozawa D., Otsuka, K., Nagashio, K., Okada, S., Kato, Y. K.: “Room-temperature quantum emission from interface excitons in mixed-dimensional heterostructures,” Nat Commun. 15, 2871 (2024).
2. Fang, N., Chang, Y. R., Yamashita, D., Fujii, S., Maruyama, M., Gao, Y., Fong, C. F., Otsuka, K., Nagashio, K., Okada, S., Kato, Y. K.: “Resonant exciton transfer in mixed-dimensional heterostructures for overcoming dimensional restrictions in optical processes,” Nat Commun. 14, 8152 (2023).
3. Kozawa, D., Wu, X., Ishii, A., Fortner, J., Otsuka, K., Xiang, R., Inoue, T., Maruyama, S., Wang, Y-H., Kato, Y. K.: “Formation of organic color centers in air-suspended carbon nanotubes using vapor-phase reaction,” Nat Commun. 13, 2814 (2022).
4. Otsuka, K., Fang, N., Yamashita, D., Taniguchi, T., Watanabe, K., and Kato, Y. K.: “Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology” , Nat Commun. 12, 3138 (2021).
5. Ishii, A., Machiya, H., Kato, Y. K.: “High efficiency dark-to-bright exciton conversion in carbon nanotubes”, Phys. Rev. X 9, 041048 (2019).

主要メンバー