サブ課題B 光・電子融合デバイス

責任者 筑波大学 教授

矢花 一浩

ナノ界面・表面での光と電子の動的結合を露に扱う光励起電子ダイナミクス理論及びその理論に基づく第一原理計算手法を開発し、従前の電子デバイスとはその動作原理が根本的に異なる、光・電子融合デバイスの理論設計を行う。具体的には、広帯域・高効率光電気変換デバイス、超消費電力・超高感度センサー、近接場光励起を利用した新規光化学反応場誘起デバイス、高次非線形光学応答を利用した超高速光スイッチングデバイスの理論設計を行い、実験や産業界とも密接に連携し実在系光・電子融合デバイスの実現を目指す。また、光・電子融合デバイスの超微細設計を着実に実現するための3次元的非熱ナノ加工技術を確立する。

社会的・国家的意義

半導体チップ内やチップ間伝送の省エネ化が必要でシリコン発光デバイス実現に期待

目標・期待される成果

Siレーザをベースとした光・電子融合デバイスの設計、
非線形応答による3Dナノ構造非熱加工

実施内容

ナノ構造体近接場光励起ダイナミクスにより光-電子新奇相互作用の理論解明とデバイス設計

「京」の実績とポスト「京」の必要性

「京」の実績

プラズモンダイナミクスを解明

「京」で表面プラズ門共鳴を解明
ポスト「京」の必要性

局所ナノ構造における電子と光の相互作用に起因する新奇現象の解明

近接場光で、物質表面の微細加工、光化学反応誘起デバイスを実現

主な研究開発の内容と成果

実施体制

スーパーコンピューティング技術産業応用協議会

日本学術振興会拠点形成事業A. 先端拠点形成型「散逸ゆらぎ制御ナノ電子フォトン国際研究拠点

業務参加者・協力者

業務参加者
筑波大学計算科学研究センター量子物性研究部門 矢花一浩
筑波大学計算科学研究センター量子物性研究部門 植本光治
筑波大学計算科学研究センター量子物性研究部門 野田真史
東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 八井崇
自然科学研究機構分子科学研究所理論・計算分子科学研究領域 飯田健二
協力者
量子科学技術研究開発機構関西光科学研究所 乙部智仁
名古屋工業大学大学院工学研究科 小林亮
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter 佐藤駿丞
東京大学大学院工学系研究科 篠原康
筑波大学大学院システム情報工学研究科 廣川祐太
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter Angel Rubio
ウィーン工科大学 Isabella Floss
筑波大学計算科学研究センター Xiao-min Tong
筑波大学計算科学研究センター大学院システム情報工学研究科コンピュータサイエンス専攻 朴泰祐
筑波大学 山田篤志
筑波大学 山田俊介
筑波大学 竹内嵩
東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 齋地康太
東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 佐藤匠
東京理科大学理学部第一部物理学科 渡辺一之
東京理科大学理学部第一部物理学科 鈴木康光
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