PL from a sandwiched emitter－サンドイッチでもっと明るく－
ナノアンテナシールを貼ることで簡単に3次元ナノアンテナを作製する新手法の開発に成功しました。この技術を応用した発光増強をデモンストレーションしました。/ We have developed a new method to make a 3D nanoantenna by stacking a “nanoantenna sticker” on another metasurface. We applied this technique to enhance photoluminescence. Congrats, Agata-kun!! This result was published in Journal of Applied Physics / 本成果はJournal of Applied Physics に掲載されました。また京都大学よりプレス・リリースされました！
The combination of metasurface with optical emitters provides a unique opportunity to control the emission. The metasurface effect strongly depends on the spectral overlap between the internal electronic transitions of the emitter and the optical resonances of the metasurface. Elaborate design of the metasurface could realize the resonances at both absorption and emission wavelengths of the emitter, but it usually leads to complexity in fabrication. In this work, we propose a very simple strategy to obtain the resonances at both wavelengths by sandwiching the emitter layer with a pair of metasurfaces designed for absorption and emission, respectively. For this purpose, we use a sticker of Al metasurface, which is the array of Al nanoparticles embedded in a flexible polymer film that can be stuck on any clean surfaces. The metasurface stack is prepared by simply placing the sticker, resonating at the emission wavelength, on the emitter layer deposited on the TiO2 metasurface resonating at the absorption wavelength. The overall enhancement achieved for the stack of the metasurfaces can be understood roughly as the multiplication of contributions from the respective metasurfaces. Employing a sticker provides an easy-to-make way of constructing a stack of metasurfaces, which increases the degree of freedom in designing the metasurface-coupled emitters. / メタサーフェスと発光体の組み合わせは、発光を制御するユニークな機会を提供します。メタ表面効果は、エミッターの内部電子遷移とメタ表面の光学共鳴との間のスペクトルの重なりに強く依存します。メタサーフェスの精巧な設計により、エミッターの吸収波長と発光波長の両方で共鳴を実現できますが、通常、製造が複雑になります。本研究では、それぞれ吸収と放出用に設計された一対のメタ表面でエミッタ層を挟むことにより、両方の波長で共鳴を取得するための非常に簡単な戦略を提案します。この目的のために、Alメタ表面のステッカーを使用します。これは、任意のきれいな表面に貼り付けることができる柔軟なポリマーフィルムに埋め込まれたAlナノ粒子の配列です。メタサーフェススタックは、吸収波長で共振するTiO2メタサーフェス上に堆積されたエミッタ層に、発光波長で共振するステッカーを配置するだけで作製されます。メタサーフェスのスタックに対して達成された全体的な発光増強は、それぞれのメタサーフェスからの寄与の乗算として理解できます。ステッカーを使用すると、積層メタサーフェスを簡単に作製できます。これにより、メタサーフェスに結合されたエミッターの設計の自由度が高まります。
https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-05-10-0
Photoluminescence from an emitter layer sandwiched between the stack of metasurfaces, Journal of Applied Physics 129, 183101 (2021); Shunsuke Murai, Kenichi Agata, and Katsuhisa Tanaka https://doi.org/10.1063/5.0047352
DOI: 10.1063/5.0047352
本研究の一部は、科学研究費補助金(19K22055, 19K22058, 19H02434)と増屋記念基礎研究振興財団の支援を受け行われました。本研究の一部は、京都大学ナノテクノロジーハブ拠点を利用して JPMXP09F19NMC042）行われました。記してここに感謝いたします