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少数励起子系のボゾン化と非線形応答の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 11740165
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
Research InstitutionOsaka University (2000)
Tohoku University (1999)

Principal Investigator

小川 哲生  大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50211123)

Project Period (FY) 1999 – 2000
Project Status Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1999: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords少数励起子系 / ボゾン化法 / 3次非線形光学応答 / パウリ排他律 / 励起子間相互作用 / 励起子分子 / 非調和性 / 多光波混合過程
Research Abstract

4光波混合法や相関関数法を用いて実験・理論両面から議論されている,半導体のバンド間励起状態である励起子の非線形光学応答の理論的研究である。この系の3次光学的非線形性の起源は励起子間の相互作用および励起子-光子間相互作用にある,という立場から,励起子のボゾン化法を再検討し,ボゾン間相互作用の詳細を明らかにすることが研究の目的である。昨年度検討した従来のボゾン化法(Usui変換法やMarumori写像など)での欠点(点ボゾン近似)を克服し,さらに偏光依存性や角運動量依存性をも取り込んだ新しい励起子ボゾン化法を完成した。この方法では,励起子が複合粒子であることに起因する純ボーズ統計からのずれ(複合粒子効果と呼ぶ)を系統的にかつ厳密に取り扱うことができる。よって,任意の電子-正孔間相対運動をする4フェルミオン系を2ボゾン系に厳密に写像できる。このボゾン理論を,半導体バルク系(3次元)と半導体量子井戸系(2次元)に適用し,ボゾン励起子間相互作用とボゾン-光子間相互作用の表式を得た。さらに,得られたボゾンハミルトニアンの固有状態と固有エネルギーを求め,これらと現象論的少数準位モデルとの対応を解明した。これにより,現象論的少数準位モデルの微視的意味と適用限界とが明らかになった。2つの励起子の束縛状態である励起子分子にもこのボゾン化法を適用し,ボゾン励起子とボゾン励起子分子の2種類のボゾンが共存する系の光学応答を考察した。この共存系のボーズ・アインシュタイン凝縮や超流動も,このボゾン理論で解明できると期待される。

Report

(2 results)
  • 2000 Annual Research Report
  • 1999 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All Other

All Publications (3 results)

  • [Publications] S.Okumura & T.Ogawa: "Bosonized Hamiltonian for excitonsc X^<(3)> responses in semiconducfors"Jouinal of Luminescence. 87. 238-240 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] T.Ogawa & S.Okumura: "Bosonization of Two-Fermion Composites with an arbitrary internal motion : Application to correlated is exciton systems"International Jownal of Matenials Science B. (発表予定). (2001)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] S.Okumura & T.Ogawa: "Bosonized Hamiltonian for excitonic X^<(3)> responses in semiconductors"Journal of Luminescence. (発表予定). (2000)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report

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Published: 1999-04-01   Modified: 2020-05-15  

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