論文メンバーアルバムEnglishEnglish研究内容:二次元材料による微小共振器モードシフトの量子化グラフェン、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)、六方晶窒化ホウ素などの二次元(2D)層状材料は、その特異な物性と多様な応用の可能性から、大きな注目を集めてきました。マクロな領域で原子レベルの厚みを持ち、ファンデルワールス界面がもたらす幅広い互換性を持つフォトニックデバイスは、ナノテクノロジーにおける新たな方向性を示すと期待されています。TMDによる微小共振器の制御は困難であり、共振モードもほとんど影響を受けません。ここでは、二次元材料との相互作用を高めるために、ナノビーム共振器を空気モードとなるように特別に設計しました。電子ビームリソグラフィーと誘導結合プラズマエッチングを用いて、シリコン・オン・インシュレータ基板からナノビーム共振器を作製し、二セレン化タングステン(WSe2)フレークをポリマースタンプ法により共振器上に転写しました。二次元材料/共振器ハイブリッドの模式図。作製したデバイスに対して、自作の共焦点フォトルミネッセンス顕微鏡を用いて、WSe2転写前後の基本モードを比較することにより、室温での二次元材料との相互作用を評価しました。スペクトルには単一の鋭いピークが観測され、これが基本モードであると同定できます。nmの長波長シフトを示し、これは平均誘電率の変化に起因します。この大きなシフトは、空気モードを利用することで共振器の応答性が向上したことを示しており、WSe2フレーク内の大きなモード重なりを示すシミュレーションと一致します。nmのWSe2フレークを上に載せた後(赤)と載せる前(黒)の空気モードナノビーム共振器のフォトルミネッセンススペクトル。WSe2フレークの厚さを原子レベルの精度で制御することにより、単層の限界まで極めて高い感度を示すことができました。nmずつ減少していくことが確認されました。モードシフトが実際に量子化されていることを示す、明確な分解されたステップが観察できました。1層、2層、3層、4層WSe2/共振器ハイブリッドの共振波長シフト。本研究の詳細については、こちらの論文を参照してください。