| Project/Area Number |
23K13043
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
草場 哲 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (00961640)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 励起子 / 原子層物質 / 和周波分光 / テラヘルツ |
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| Outline of Research at the Start |
次世代の半導体材料として期待される原子層物質は、その極限的な二次元性に起因して誘電遮蔽効果が小さく、強いクーロン相互作用を有しており、その結果、原子層物質では束縛エネルギーの大きな励起子状態が形成される。本研究では原子層物質における高次励起子状態の観測を行うことで、その励起子ポテンシャル形状を解明する。光励起や原子層積層による影響を系統的に調べ、そのポテンシャル形状制御の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代の半導体材料として期待される原子層物質は、その極限的な二次元性に起因して誘電遮蔽効果が小さくなり、これに伴って強いクーロン相互作用を有している。その結果、原子層物質では束縛エネルギーが数百meVに及ぶ、極めて安定な励起子状態が形成される。さらに、その束縛エネルギーの大きさは周囲の誘電率環境に大きく影響されることが知られているほか、非ゼロなBerry曲率などもまた励起子準位構造に影響を与えることが指摘されている。
こうした励起子に働く相互作用の詳細を理解するには励起子Rydberg系列の観測を行うことが重要である。本研究では近年発展した、狭線幅な高品質試料の作成や、発光分光、高強度スーパーコンティニューム光源による広帯域和周波分光などの手法を用いて、原子層物質における高次の励起子状態の観測を行うことで、励起子に働く相互作用を解明する。さらに光励起や原子層積層による影響を系統的に調べ、その制御を目指す。
本年度は既存光学系の改築を行い、顕微分光システムの構築を行った。これを用いて、原子層物質の発光分光を行い、高密度励起効果の評価を行った。また、研究室所属の大学院生の協力のもと、試料アニールを行うチャンバーの構築を行い、hBN封止を施した原子層物質の試料作製を行った。加えて、カリフォルニア工科大学との国際共同研究にてテラヘルツ領域における和周波分光や二次元分光の実験を行った。フォノン系の和周波励起を見出して論文を出版したほか、二次元励起子系に関する分光実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究設備として、高強度スーパーコンティニュームを新規購入し、申請者が構築した顕微分光システムと融合して発光分光や広帯域和周波分光を行う準備が整った。試料作製の準備なども行えている。和周波分光手法をテラヘルツ領域に拡張する研究も推進し、フォノン系に対しても和周波励起を見出した論文を出版したほか、2次元励起子系に関する分光実験も進行中である。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
高強度スーパーコンティニューム光を構築した顕微非線形分光光学系に導入し、高次励起子分光を行う。光励起や原子層積層による影響を系統的に調べ、その制御を目指す。また、現在進行中のテラヘルツ領域の和周波分光についても論文執筆に向けて解析および考察を進める。
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