非弾性電子トンネリングの増強による効率の良い光生成

バイアスをかけたトンネル接合からの光放出には、テラヘルツ変調帯域幅の超小型光源を作る目的において他にはない可能性があるため、最近大きな注目を集めている。この光放出は、非弾性電子トンネリング過程によって生じる。この過程では、電子エネルギーが表面プラズモンポラリトンに移動した後、光学アンテナによって放射光子に変換される。電子の大半は弾性的にトンネルするので、放出効率は一般的に約10⁻⁵～10⁻⁴である。今回我々は、ナノ結晶を集合させて金属–絶縁体–金属接合を作り、これを使って、増強された非弾性トンネリングによる効率のよい光生成を実証している。放出された光の色は光学アンテナによって決まるため、接合構造の形状で調節できる。遠距離場自由空間光生成効率は約2％に達し、これまでの研究結果と比べて2桁の改善を示している。今回の結果によって、超高速かつ超小型のオンチップ光源が一歩現実に近づいた。