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超短時間領域における電子・フォノン間結合の研究

Research Project

Project/Area Number 18340093
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

北島 正弘  物質・材料研 (00343830)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石岡 邦江  独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ計測センター, 主幹研究員 (30343883)
長谷 宗明  国立大学法人筑波大学, 数理物質科学研究科, 助教授 (40354211)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥14,080,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2006: ¥8,100,000 (Direct Cost: ¥8,100,000)
Keywords光励起 / 光学フォノン / 電子・格子相互作用 / 超高速ダイナミクス / 時間領域 / 電子・格子結合
Research Abstract

1)GaAsについては、電子格子間相互作用の詳細を明らかにするため、高蜜度光励起(キャリア密度n_<exc>〜10^<19>-10^<20>cm^<-3>)によるコヒーレントフォノン振幅と周波数の詳しく調べた。振幅は励起パワーに対し準線形的増加を示した。これは励起キャリアによる格子イオンへの遮蔽効果が強いことを表す。また時間窓型フーリエ変換解析により、特異なフォノン周波数の時間変動(フォノンチャープ)を示すことが明らかとされた。すなわち、1.5fs付近で観測された周波数極大がある励起パワーを境に極小に変転することが明らかとなった。
2)同じく直接遷移型で大きなバンドギャップ(3.45eV)をもつ半導体GaNについてもコヒーレントフォノンの実験を行った。特に、熱電子の影響を調べるため不純物のドーピング効果を、また励起電子の影響を調べるため励起光強度依存性について詳細に調べた。其の結果、観測されたA1(LO)フォノンでは、不純物の添加によりその振幅と緩和速度は増加するが、E2フォノンではこれはほとんど影響を受けなかった。これに反し、Al(LO)の周波数と緩和速度の励起密度依存性はほとんど認められなかった。これはコヒーレントフォノン生成への実励起キャリアの影響が弱いことを表している。さらに多層薄膜GaNの実験にも着手した。
3)炭素系物質については炭層カーボンナノチューブ(CNT)の超高速測定を行った。時間分解反射率測定には動径方向の伸縮に対応する低周波数成分(RBM)および炭素面内のC-C結合の伸縮に対応する高周波数成分(Gモード)のコヒーレントフォノンを検出することに成功した。現在、励起光・検出光の偏光依存性や時間分解フーリエ解析について詳細な解析を進めている。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Ultrafast electron-phonon decoupling in graphite2008

    • Author(s)
      K. Ishioka, M. Hase, M. Kitajima, L. Writz, A. Rubio, H. Petek
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 77

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coherent Control of the Lattice Dynamics of Bismuth near the Lindemane Stability Limit2007

    • Author(s)
      O.V. Misochko, R. Lu, M. Hase, M. Kitajima
    • Journal Title

      J.Experimental and Theoretical Physics 104

      Pages: 245-253

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fano interference for large-amphtude coherent phonons in bismuth2007

    • Author(s)
      O.V. Misochko, K. Ishioka, M. Hase, M. Kitajima
    • Journal Title

      J.Phys, :Condens.Matter 19

      Pages: 245-253

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast critical dynamics of a fenoelectric phase transition in Pb_<1-x>Ge_xTe2007

    • Author(s)
      R. Lu, M. Hase, M. Kitajima, S. Nakashima, S. Sugai
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 75

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Power-and Polarization-Dependences of Coherent Phonons of Tertrahedrally Bonded Semiconductors2006

    • Author(s)
      K.Ishioka, M.Kitajima, K.Ushida
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Japan Vol.75 No.8

      Pages: 84704-84707

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Amplitude Saturation of Coherent Phonon Excited by Field Screening in CdTe2006

    • Author(s)
      K.Ishioka, M.Kitajima, J.Irisawa, Y.Hironaka, K.Ushida, K.Nakamura
    • Journal Title

      J. J. A. P Vol.45 No.12

      Pages: 9111-9114

    • NAID

      40015182117

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fully symmetric and doubly degenerate coherent phonons in semimetals at low temperature and high excitation : similarities and differences2006

    • Author(s)
      O.V.Misochko, K Ishioka, Muneaki Hase, M Kitajima
    • Journal Title

      J. Phys. : Condens. Matter 18

      Pages: 10571-10584

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Coherent optical phonons in diamond2006

    • Author(s)
      Kunie Ishioka, Muneaki Hase, Masahiro Kitajima, Hrvoje Petek
    • Journal Title

      A. P. L 89

      Pages: 231916-231916

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Temperature Dependence of coherent Alg and Eg Phonons of Bismuth2006

    • Author(s)
      K.Ishioka, M.Kitajima, O.V.Misochko
    • Journal Title

      J. Applied Physics 100

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  • [Presentation] Ultrafast carrier-phonon dynamics under intense optical excitation of GaAs2008

    • Author(s)
      Amlan Basak, Muneaki Hase^2, Masahiro Kitajima^3, Hrvoje Petek
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans
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  • [Presentation] Coherent LO phonon self-energy renormalization under high photoexcited carrierdensities in Si2008

    • Author(s)
      A. M. Constatinescu, Muneaki Hase, Masahiro Kitajima, Hrvoje Petek
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans
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  • [Presentation] Coherent phonon in the aligned single wall carbon naotube2007

    • Author(s)
      K. Kato, K. Ishioka, M. Kitajima J. Tang, H. Petek
    • Organizer
      Int.Symp.Ultrafast Laser Science
    • Place of Presentation
      Pisa,Italy
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  • [Presentation] Coherent optical phonons in n-and p-type GaN2007

    • Author(s)
      K. Ishioka, K. Kato, M. Kitajima N. Ohashi, H. Haneda, H. Petek
    • Organizer
      Int.Symp.Ultrafast Laser Science
    • Place of Presentation
      Pisa,Italy
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブにおける超高速電子・格子ダイナミクス2007

    • Author(s)
      加藤、石岡、北島、唐、Petek
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演大会
    • Place of Presentation
      北工大、札幌
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] LaAl03におけるコヒーレント光学フォノンひずみ依存性2007

    • Author(s)
      長谷、R. Ru, O. Misochko, 北島
    • Organizer
      第62回応用物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      北大、札幌
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2020-05-15  

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