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テラヘルツ光駆動半導体超格子における光着衣電子・正孔系の多体問題

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 21104504
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

日野 健一  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (90228742)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2010: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords励起子光物性 / 量子多体系 / 半導体超格子 / 非線形光学応答 / フロケ状態 / 動的ファノ共鳴
Research Abstract

本年度は、前年度に引き続き、光着衣電子および光着衣励起子の擬エネルギー構造の解析を行った。とりわけ、後者においては、Bloch周波数とTHz波周波数の比γに対する崩壊メカニズムの相違を理解することを目指した。
光着衣電子に関しては、R行列フロケ理論を適用することによって、光着衣電子単体の問題を多チャンネル散乱問題に帰着して、駆動レーザーの強さに依存しない統一的方法が確立されている(前年度研究成果)。これによると、光着衣電子状態は、THz波強度が大きくなるにつれて、フォトンサイドバンド間のac-Zenerトンネリングを介してより短寿命で崩壊することが見出された。特に、最も特徴的な動的局在状態では、擬エネルギーが縮退した複数のフロケ状態がponderomotive結合を介して相互作用し、ファノ型の崩壊(動的ファノ共鳴)を引き起こすことが分かった。
しかしながら、これらの崩壊寿命を示す有効状態密度(遅延時間スペクトル)の振る舞いは、上記の比γによって大きく異なることが新たに見出された。特に、γが整数と有理数とでは、フォトンサイドバンド間結合の強さの相違から、その振る舞いは全く異なる。さらに、結合が強いγが整数でも、γ=1の場合とγ>1を比較すると、前者のスペクトルは極めて複雑な共鳴構造を表すことが分かった。これは、γ=1の場合、フォトンサイドバンド間結合の強さが、光着衣電子のBloch運動量に依存して大きく異なるためであろうと推察している。また、γが有理数の場合でも、THz波強度に対して寿命が単調に減少する訳ではなく、振動的挙動を示すことも見出された。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Resonance Structure of Dynamic FractionalStark Ladders in Laser-Driven Biased Superlattices2011

    • Author(s)
      T.Karasawa, N.Maeshima, K.Hino
    • Journal Title

      Solid State Communications

      Volume: 151 Pages: 392-396

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoinduced coherent oscillations in the one-dimensional two-orbital Hubbard model2010

    • Author(s)
      N.Maeshima, K.Hino, K.Yonemitsu
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82

    • NAID

      120007137881

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Instability of dynamic localization in the intense terahertz-driven semiconductor Wannier-Stark ladder due to the dynamic Fano resonance2010

    • Author(s)
      A.Kukuu, T.Amano, T.Karasawa, N.Maeshima, K.Hino
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82

    • NAID

      120007137926

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous Exciton Spectra of Laser-Driven Semiconductor Superlattices2009

    • Author(s)
      K.Yashima, K.Oka, K.Hino, N.Maeshima, X.M.Tong
    • Journal Title

      Solid State Communications 149

      Pages: 823-826

    • NAID

      120007131555

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atomic photoabsorption process controlled by static and oscillating magnetic fields2009

    • Author(s)
      T.Shirahama, X.M.Tong, K.Hino, N.Toshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.A 80

    • NAID

      120007131377

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photogenerated polaronic state in a one-dimensional dimerized Mott insulator K-TCNQ2009

    • Author(s)
      N.Maeshima, K.Yomemitsu, K.Hino
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 148

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Resonance structure and stability of intense terahertz-driven semiconductor Wannier-Stark ladder2010

    • Author(s)
      T.Karasawa, A.Kukuu, T.Amano, N.Maeshima, K.Hino
    • Organizer
      International Conference of Excitonic Processes 2010 (EXCON'10)
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia(招待講演)
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] テラヘルツ光駆動半導体超格子における光着衣励起子のスペクトル特異性2009

    • Author(s)
      見崎大地、前島展也、日野健一、八島健太
    • Organizer
      日本物理学会 2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-27
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Book] Exciton Fano Resonance in Semiconductor Heterostructures and its Related Phenomena in "Exciton Quasiparticles : Theory, Dynamics and Applications"2011

    • Author(s)
      K.Hino, M.Hase, N.Maeshima
    • Publisher
      Nova Science Publishers(印刷中)
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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