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Plasmonics and Nanophotonics Studies by Koichi Okamoto
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岡本 晃一; 博士(理学)

 

京都大学 大学院工学研究科 特命准教授

 

(独)科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 さきがけ

 「物質と光作用」領域 2006年10月~2010年3月

 「太陽光と光電変換機能」領域 2009年10月~2013年3月

京都大学 大学院工学研究科 電子工学専攻
量子機能工学講座 光材料物性工学分野


〒615-8510 京都市西京区京都大学桂 A1棟319

Tel: +81-75-383-2314, Fax: +81-75-383-2312

 

プライベートのページ:  http://0kamoto.com     

カリフォルニア工科大学内のページ:  http://www.its.caltech.edu/~kokamoto/

 

ニュース 
第82回有機デバイス研究会「ナノフォトニクス・プラズモニクスの展開」(2010年7月16日, 静岡大学)にて、「プラズモニクスによる発光デバイスの高効率化」という演題で招待公演予定。
 
これまでの出来事
・ The International Symposium on Advanced Nanomaterials and Nanosystems 2010(ANN2010)(Kyoto University, Japan, May 21-21, 2010)にて、"Applications of plasmonics toward high-efficiency LEDs and solar cells"という演題で招待公演。(2010/5/21)
電気情報通信総合大会(3月16日~19日、東北大学)のシンポジウム「新原理オプティクスの最近の動向」において、「表面プラズモンを用いた新規発光デバイス」という演題で招待講演。(2010/3/16)
・ 情報機構セミナー(東京大田区産業プラザ)において、「プラズモニクス入門 ~表面プラズモンの原理と発光デバイス、太陽電池への応用~」という演題で招待講演。(2010/3/10)
OplusEの2月号「ナノフォトニクス特集」に。「プラズモニクスの高効率発光デバイスへの応用」という解説記事が掲載。(2010/2)
TACT2009 International Thin Films Conference (Taipei, December 14-16, 2009) にて、"Surface plasmon coupling at nanostructured metal films and nanoparticles"という演題で招待講演。(2009/12/14)
  この機会に、台湾の国立中央大学(12/15)、明志科技大学(12/16)においても講演。
テクノ愛’09(京都大学VBL) にて、「最新の光技術がもたらす明るい未来」という演題で招待講演。(2009/11/23)
・ さきがけ「太陽光と光電変換機能」領域のプロジェクトがスタート。さきがけ「物質と光作用」領域との、異例の2領域同時進行での遂行となる。(2009/10/1)
電磁波解析ソフトウェア「Poynting for Optics」バージョン3 リリースセミナー(2009年8月26日, (株)サイバネットシステム東京本社, 2009年9月9日, (株)サイバネットシステム大阪支社) にて、「プラズモニクスに基づく次世代光デバイスの開発」という演題で依頼講演 
The 36th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2009: Santa Barbara, USA, 8/30-9/2, 2009)にて、"Enhancements of emission rates and efficiencies by surface plasmon coupling" (K. Okamoto, Y. Kawakami) という演題で口頭発表
研究テーマ 「プラズモニクスを利用した高効率・超薄膜太陽電池」 が、平成21年度科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 さきがけ太陽光と光電変換機能」領域に採択される。詳細 (8/27/2009)
第7回ナノテクシンポジウム「環境・ナノエレクトロニクスのエマージング評価技術」(キャンパスプラザ京都) にて、「ナノフォトニクスを用いた新規光計測」という演題で招待講演。(8/27/2009)
  "High efficient InGaN/GaN light emitters based on nanophotonics and plasmonics" K. Okamoto, and Y. Kawakami
第31回光化学若手の会 (コミュニティ嵯峨野)にて、「プラズモニクスを用いた高効率発光」という演題で招待講演。(6/27/2009)
第56回応用物理学関係連合講演会において、「表面プラズモン輻射フォトニクス」というテーマのシンポジウムを開催、「プラズモニクスを用いた高効率発光素子」という演題で講演。(3/31/2008)
2009 Workshops on Nanotechnology and Solar Cells & Green Chemical Processes and Materials (Mingchi University of Technology, Taipei) にて、"Surface plasmon enhanced light-emitting and light-receiving devices"という演題で招待講演。(3/7/2008)
旭硝子中央研究所 講演会にて,「プラズモニクスに関する最近の研究動向 -固体発光素子の高効率化を目指して-」という演題で招待講演。(2/27/2009)
レーザ・量子エレクトロニクス研究会 (1月研究会, 京都工芸繊維大学)にて、「LEOS Annual Meeting 2008報告: プラズモニクスの光デバイス応用に関する最新研究動向」という演題で依頼講演。(1/29/2009)
平成20年度日本光学会関西講演会(島津マルチホール, 大阪)にて、「表面プラズモンによる発光効率向上」という演題で招待講演。(1/27/2009)
・ 2008年度 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻・開講講義 「先端電子材料学」 の講師を分担担当、 「ナノフォトニクス、プラズモニクスが拓く次世代光技術という演題で依頼講演。 (12/22/2008)
・ 日本学術振興会 光エレクトロニクス第130委員会・第263回研究会(東京理科大学 森戸記念館)にて、「プラズモニクスの高輝度発光素子への応用」という演題で招待講演。(11/10/2008)
第3回NEDO光集積ラボラトリーシンポジウム「産学公連携によるイノベーションの創出」総合シンポジウム(京都大学Bクラスター桂ホール)にて、「プラズモニクスの可能性と最新技術動向」という演題で招待講演。(10/29/2008) 発表資料
第35回アモルファスセミナー(京都ガーデンパレス)にて、「プラズモニクスの光学素子への応用」という演題で招待講演。(10/16/2008)
ナノテクビジネスサロン in HIGASHIOSAKA NEDO出前講義 “最近の光技術:フェムト秒レーザーとプラズモニクス” (クリエイション・コア東大阪)にて、「プラズモニクス~ナノ領域の光技術~」という演題で招待講演。(10/8/2008)
・ 2008年度 横浜市立大学大学院理学専攻基盤科学系・開講講義「基盤科学序説」にて、「プラズモニクスがもたらす次世代光技術」という演題で出張講義(9/29/2008)  ミケレット研究室
・ 2008 Japan-US Nanophotonics Seminar (Miyazaki, Japan, September 23-27, 2008)  にて、"Highly efficient light emission based on plasmonics"という演題で招待講演。(9/25/2008)
ナノテクビジネスサロン in KATSURA 第2回NEDO出前講義 “ナノテク・材料で拓く未来”(京大桂ベンチャープラザ)にて、「プラズモニクスで拓く光ナノテク・材料」という演題で招待講演。(8/21/2008)
・ ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会・第59回研究会(日主婦会館プラザエフ)にて、「プラズモニクスに基づく高輝度発光デバイス」という演題で招待講演。(7/18/2008 )
・ 「近接場光学顕微鏡を用いた 表面プラズモンによる発光増強の評価」の研究について、京都大学VBL若手研究助成優秀賞を受賞。(7/1/2008)
日本光学会ナノオプティクス研究グループ 第17回研究討論会第6回 プラズモニクスシンポジウムにおいて、「プラズモニクスの高輝度発光素子への応用」の研究について、ナノオプティクス賞を受賞。(6/27/2008)
2nd International Conference on Functional Materials and Devices 2008 (Kuala Lumpur, Malaysia, June 16-19, 2008) にて、"Surface plasmon enhanced highly efficient light-emitting devices" という演題で招待講演。(6/18/2008)
・2008年2月15日、JSPS – UNT Winterschool on Nanophotonics (University of North Texas, Denton, USA) にて、"Surface plasmon enhanced Super Bright Solid-State Light-Emitting Devices" という演題で招待講演。(2/15/2008)
・2008年12月29日、9th RIES-Hokudai International Symposium (Hokkaido University, Sapporo, Japan, January 28-29, 2008) にて、"Highly efficient light emission based on surface plasmon coupling" という演題で招待講演。(1/29/2008)
・第506回伝送工学研究会(東北大学)にて、「表面プラズモンを利用した高輝度発光素子」という演題で招待講演。(12/25/2007)
第3回ナノテクビジネスサロン in KATSURA "フォトニクスについて語ろう" にて、「プラズモニクスで光半導体の夢を実現する」という演題で招待講演。(12/6/2007)
・第14回ナノ光科学講演会京都大学化学研究所 付属元素科学国際研究センター)にて、「プラズモニクスに基づく高輝度発光素子」という演題で招待講演。 (10/3/2007)
平成19年9月1日付で、京都大学 特命准教授 に任命される。 (9/1/2007)
・第5回 分析・評価技術公開セミナー (京都大学産官学連携センター/NEDO光集積ラボラトリー)にて、「ナノフォトニクスに基づく光計測と発光デバイス」という演題で招待講演。 (8/8/2007)
・研究テーマ 「プラズモニクスに基づく高輝度発光デバイスの開発」 が、科学技術振興機構の平成18年度 戦略的創造研究推進事業 さきがけ 「物質と光作用」領域に採択される。詳細 (9/1/2006)
・最近の論文 (Appl. Phys. Lett. 87, 161104, 2005) が米国誌「サイエンス」の Editors' Choiceに選ばれ紹介される。(Science 310, 591, 2005)。 (10/28/2005)
・表面プラズモンを利用してInGaN/GaN系半導体の発光効率を著しく向上させることに始めて成功し、平成16年9月付の英国誌「ネイチャー・マテリアルズ」で発表。(Nature Materials, Vol. 3, p. 601, 2004)

研究分野
主な研究分野は、量子光学、非線形光学、光エレクトロニクス、固体物理、材料科学、光化学など。現在は特に、ナノフォトニクスプラズモニクスにもとづいた新規材料・デバイスの開発・評価と、超高時間および空間分解スペクトロスコピーの開発・応用に従事している。

最近の主な業績としては、ナノ微細加工をほどこした金属/誘電体界面に生じる表面プラズモンを利用することにより、InGaN/GaN系半導体の発光効率を著しく向上させることに始めて成功した。発光強度で約17倍、発光の内部量子効率で約7倍という驚くべき発光増大に成功した。様々な条件下での測定結果に基づいて、生じた電子-正孔ペアが半導体/金属界面の表面プラズモンにカップルし、界面のナノ構造によってフォトンとカップルするというまったく新しい発光メカニズムを考案、この新しい発光機構により、蛍光灯を上回る高効率固体発光デバイスや、高速光通信・光コンピューティングに有利な高速発光デバイスなど、様々な応用が期待できる。

専門技術
超短パルスレーザーシステム、各種レーザー分光、各種顕微分光技術、非線形光学分光、それらを組み合わせた新規分光法等の開発・応用。各種リソグラフィー、エッチングや、陽極酸化ポーラスアルミナ等の電気化学プロセスによるナノ微細加工技術を用いた、ナノフォトニクス(フォトニック結晶、量子ドット、マイクロキャビティー等)、プラズモニクス(表面プラズモン発光素子、光導波路、金属ナノ構造等)、マイクロ流体(セルソーター、分子センサー等)デバイスのデザイン・製作。

学歴
・博士 (理学), 平成10年3月, 京都大学大学院理学研究科化学専攻
研究分野:
光物理化学、(非線形分光)
指導教授: 広田襄 (京都大学名誉教授)

・修士 (理学), 平成6年3月, 京都大学
・学士 化学工学, 平成3年3月,
同志社大学

職歴
平成10年 4月 - 平成12年 3月, 京都大学, ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー,  講師(中核的研究機関研究員)
平成12年 4月 - 平成14年12月, 日本学術振興会 特別研究員(PD), 京都大学 工学研究科 電子工学専攻
平成13年 6月 - 平成16年 5月, カリフォルニア工科大学, 電気工学科,  博士研究員
平成16年 6月 - 平成17年 1月, カルフォルニア工科大学, 電気工学科,  上級博士研究員
平成17年 2月 - 平成19年 3月, カリフォルニア工科大学, 物理学科,  シニア・リサーチ・フェロー (正規教員; Faculty Position)
平成18年10月 - 現在に至る, 科学技術振興機構(JST), さきがけ研究者 
平成19年 9月 - 現在に至る, 京都大学, 工学研究科, 特命准教授
 
(この間の兼任)
平成 9年 4月 - 平成10年 3月, 京都大学, 人間総合学部,  非常勤講師
平成12年 4月 - 平成13年 3月, 立命館大学,  理工学部,  非常勤講師

受賞
平成20年7月1日 京都大学VBL, 若手研究助成 優秀賞, 「近接場光学顕微鏡を用いた表面プラズモンによる発光増強の評価」
平成20年6月27日 日本光学会ナノオプティクス研究グループ, ナノオプティクス賞, 「プラズモニクスの高輝度発光素子への応用」
平成13年3月12日, 関西シリコンバレーフォーラム, ベンチャー・ビジネス大賞 入賞, 「微小液晶アレイ・光ファイバアレイがもたらす次世代光技術」
平成12年11月24日, 関西テクノアイデアコンテスト'2000, 準グランプリ賞, 「ダイナミックに可変なノンメカニカル光学素子」
平成12年1月7日, 第6回コニカ画像科学奨励賞, 「超短パルスレーザーを用いた超高時間分解顕微画像撮影技術の開発・応用」
平成11年11月20日, 関西テクノアイデアコンテスト'99, 優秀賞, 「より簡便な3次元映像の記録・再現技術」
平成11年5月25日, 京都大学VBL,第二回若手研究助成 優秀賞, 「超高速レーザー分光法による光機能材料の励起子ダイナミクスの研究」 
平成11年5月11日, 関西シリコンバレーフォーラム, ベンチャーアイデア大賞奨励賞, 「液晶パネルを用いたホログラフによるカラー立体動画の記録・再生」 
平成10年11月21日, 京都大学VBL,第二回テクノアイデアコンテスト 特別賞, 「携帯式分煙器」

所属学会
Optical Society of America (OSA)
Material Research Society (MRS)
応用物理学会 (The Japan Society of Applied Physics; JSAP)
日本物理学会 (The Physical Society of Japan; JPS)
日本化学会 (The Chemical Society of Japan; CSJ)
電子情報通信学会 (The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers; IEIC)
日本表面科学会 (The Surface Science Society of Japan; SSSJ)
 
代表論文
プラズモニクス関連
・K. Okamoto, I. Niki, A. Shvartser, Y. Narukawa, T. Mukai, and A. Scherer, "Surface plasmon enhanced light-emitters based on InGaN quantum wells", Nature Materials, Vol. 3, No. 9, pp. 601-605 (2004).
---> highlighted at Photonics Spectraa, December 2004, p. 105
・K. Okamoto, I. Niki, A. Scherer, Y. Narukawa, T. Mukai, Y. Kawakami, "Surface plasmon enhanced spontaneous emission rate of InGaN/GaN quantum wells probed by time-resolved photoluminescence spectroscopy", Applied Physics Letters, Vol. 87, Art. No. 071102 (2005).
・K. Okamoto, S. Vyawahare, A. Scherer, "Surface plasmon enhanced bright emission from CdSe quantum dots nanocrystal", Journal of the Optical Society of America B, Vol. 23, No. 8, pp. 1674-1678 (2006).

近接場光学関連
・K. Okamoto, A. Scherer, Y. Kawakami, "Near-field scanning optical microscopic transient lens for carrier dynamics study in InGaN/GaN", Applied Physics Letters, Vol. 87, Art. No. 161104 (2005).
---> highlighted at Editors' Choice, Science Vol.310, p.591 (2005)
・K. Okamoto, M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, Y. Qui, P. Gogna, "Near-field scanning optical microscopy of photonic crystal nanocavities", Applied Physics Letters, Vol. 82, No. 10, pp. 1676-1678 (2003).
・K. Okamoto, A. Kaneta, Y. Kawakami, S. Fujita, J. Choi, M. Terazima, T. Mukai, "Confocal micro-photoluminescence of InGaN-based light emitting diodes", Journal of Applied Physics, Vol. 98, Art. No. 064503 (2005).

非線形光学関連
・K. Okamoto, Z. Zhang, D. T. Wei, and A. Scherer, "Mask pattern transferred transient grating technique for molecular dynamics study in solutions", Applied Physics Letters, Vol. 85, No. 21, pp. 4842-4844 (2004).
・K. Okamoto, T. D. Neal, Z. Zhang, D. T. Wei, A. Scherer, "Molecular dynamics study of photochromic molecules probed by the mask pattern transferred transient grating technique", Chemical Physics Letters, Vol. 414, pp. 155-160 (2005).
 
最近の招待講演
K. Okamoto “Surface plasmon enhanced light-emitting and light-receiving devices” 2009 Workshops on Nanotechnology and Solar Cells & Green Chemical Processes and Materials, Mingchi University of Technology, Taipei, 2009.
K. Okamoto, Y. Kawakami, “Highly efficient light emission based on plasmonics” 2008 Japan-US Nanophotonics Seminar, Miyazaki, Japan, 2008.

K. Okamoto, A. Scherer, Y. Kawakami, "Surface plasmon enhanced highly efficient light-emitting devices", 2nd International Conference on Functional materials and Devices, 2008, Kuala Lumpur, Malaysis, 2008

K. Okamoto, Y. Kawakami, A. Scherer, "Surface plasmon enhanced Super Bright Solid-State Light-Emitting Devices", JSPS – UNT Winterschool on Nanophotonics, University of North Texas, Denton, USA, 2008 

・K. Okamoto "Highly efficient light emission based on surface plasmon coupling", 9th RIES-Hokudai International Symposium, Hokkaido University, Sapporo, Japan, 2008

・K. Okamoto "Development and Characterization of Novel Optical Devices based on Nanophotonics and Plasmonics", UCSD Electrical & Computer Engineering Special Seminar, University of California San Diego, USA, 2007.
・K. Okamoto "Surface plasmon enhanced light emission", Focused Session in International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2006), Kyoto Univ., Japan, 2006
・K. Okamoto "Surface plasmon enhanced super bright solid-state light emitters: Fabrication and characterization", CSU-Long Beach Physics Colloquium, Long Beach, USA, 2005.
岡本晃一, "表面プラズモ ンによる発光効率向上", 平成20年度日本光学会関西講演, 島津マルチホール, 大阪, 2009年1月,
岡本晃一, "プラズモニクスの高輝度発光素子への応用", 日本学術振興会, 光エレクトロニクス委員会研究会, 東京理科大学 森戸記念館, 2008年11月.
岡本晃一, "プラズモニクスの光学素子への応用" 第35回アモルファスセミナー, 京都ガーデンパレス, 2008年10月.
岡本晃一, "プラズモニクス~ナノ領域の光技術~" ナノテクビジネスサロン in HIGASHIOSAKA, -最近の光技術:フェムト秒レーザーとプラズモニクス-, クリエイション・コア東大阪, 2008年10月.
岡本晃一, "プラズモニクスで拓く光ナノテク・材料" ナノテクビジネスサロン in KATSURA 第2回NEDO出前講義 -ナノテク・材料で拓く未来-, 京大桂ベンチャープラザ, 2008年8月.
岡本晃一, "プラズモニクスの高輝度発光素子への応用", Axel Scherer, 川上養一, "プラズモニクスに基づく高輝度発光デバイス" 日本学術振興会ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第59回研究会, 主婦会館プラザエフ, 2007年7月.
・岡本晃一, "表面プラズモンを利用した高輝度発光素子", 第506回伝送工学研究会, 東北大学, 2007年12月
・岡本晃一, "プラズモニクスで光半導体の夢を実現する", 第3回ナノテクビジネスサロン in KATSURA -フォトニクスについて語ろう-,  京大桂ベンチャープラザ, 2007年12月
・岡本晃一, "プラズモニクスに基づく高輝度発光素子", 第14回ナノ光科学講演会, 京都大学化学研究所 付属元素科学国際研究センター, 2007年10月
・岡本晃一, "ナノフォトニクスに基づく光計測と発光デバイス", 第5回 分析・評価技術公開セミナー, 京都大学産官学連携センター, 2007年8月