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Innovation of solid optical spectral analysis using Bayesian inference

Research Project

Project/Area Number 16K13824
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Akai Ichiro  熊本大学, パルスパワー科学研究所, 教授 (20212392)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) OKADA Masato  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90233345)
IWAMITSU Kazunori  熊本大学, 理学部, 教室系技術職員 (00768236)
NAKAYAMA Masaaki  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30172480)
Research Collaborator AIHARA Shingo  
HAMAMOTO Mayumi  
ARISHIMA Syunshiro  
KIRIDOSHI Arisa  
YAMASHIRO Tetsuya  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords励起子 / コヒーレントフォノン / ベイズ推定 / 仮想計測解析 / スパースモデリング / X線光電子スペクトル / 放射光計測 / 光物性 / スペクトル分解 / ベイズ分光 / データ駆動科学 / マテリアルズインフォマティクス / 極限測定
Outline of Final Research Achievements

I proposed a methodology to evaluate the statistical validity of the physical model and the statistical distribution of the physical parameters by applying Bayesian inference to the following analyses of solid-state optical responses.
(1) On the spectral analyses for the excitonic systems in Cu2O thin crystals and the type II superlattice semiconductor, our methodology has provided statistical evidences for the potential formation to trap the excitons and stabilization of electron-hole droplet states. (2) On the analysis for the phonon dynamics, it has been demonstrated that our methodology can estimate the vibrating frequency with higher precision in two-orders than the Fourier transformation and can estimate vibrating initial phase. (3) Such Bayesian spectroscopy was employed both to distinguish the homogeneous and inhomogeneous broadening factors for the spectral peaks and to evaluate noise tolerance in the phonon dynamics analysis.

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (57 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (43 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 13 results)

  • [Journal Article] Bayesian Spectroscopy of Admixed Photoluminescence Spectra with Exciton, Biexciton and Electron Hole Droplet States in a GaAs/AlAs Type-II Superlattice2018

    • Author(s)
      K. Iwamitsu、Y. Furukawa、M. Nakayama、M. Okada、I. Akai
    • Journal Title

      Journal of Luminescence

      Volume: 197 Pages: 18-22

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2018.01.002

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      S. Murata、S. Aihara、S. Tokuda、K. Iwamitsu、K Mizoguchi、I. Akai、M. Okada
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 87 Issue: 5 Pages: 054003-054003

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.054003

    • NAID

      210000134811

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      I. Akai, K. Iwamitsu, M. Okada
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: in press Pages: 1-13

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      S. Aihara, M. Hamamoto, K. Iwamitsu, M. Okada, I. Akai
    • Journal Title

      AIP Adv.

      Volume: 7 Issue: 4

    • DOI

      10.1063/1.4980021

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      K. Iwamitsu, S. Aihara, M. Okada, I. Akai
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      J. Phys. Soc. Japan

      Volume: 85 Issue: 9 Pages: 1-4

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.094716

    • NAID

      210000134099

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      130006709288

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      Volume: - Pages: 219-222

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      130006709400

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    • Organizer
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    • Organizer
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    • Author(s)
      I. Akai
    • Organizer
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      3rd International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation
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      Faculty of Science, Kumamoto University
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mode Decomposition of Coherent Phonon Signals by SpDMD2016

    • Author(s)
      S. Aihara, S. Murata, S. Tokuda, K. Mizoguchi, M. Okada, I. Akai
    • Organizer
      3rd International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Faculty of Science, Kumamoto University
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  • [Presentation] Photoluminescence spectra in Cu2O thin crystals recrystallized epitaxially between paired MgO plates and their polarization dependences2016

    • Author(s)
      K. Gunji, S. Aihara, A.Kiridoshi, Y. Tsutsumi, K. Iwamitsu, F. Ichikawa, I. Akai
    • Organizer
      3rd International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Faculty of Science, Kumamoto University
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spectral decomposition of excitonic photoluminescence spectra in Cu2O thin crystals by Bayesian inference2016

    • Author(s)
      A. Kiridoshi, Y. Tsutsumi, K. Gunji, S. Aihara, K. Iwamitsu, S. Tokuda, M. Okada, I. Akai
    • Organizer
      3rd International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Faculty of Science, Kumamoto University
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spectral decomposition of X-ray photoelectron spectrum in graphenes having atomic thicknesses with a replica exchange Monte Carlo method2016

    • Author(s)
      S. Arishima, K. Iwamitsu, S. Aihara, K. Takahashi, S. Tokuda, M. Okada and I. Akai
    • Organizer
      3rd International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Faculty of Science, Kumamoto University
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research

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Published: 2016-04-21   Modified: 2019-03-29  

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