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半導体電子正孔系での相分離過程に対する近接場光学応答理論

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 23104715
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 Yamanashi

Principal Investigator

石川 陽  山梨大学, 医学工学総合研究部, 助教 (10508807)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords半導体電子正孔系 / 高密度励起 / 相分離 / 近接場光学 / 半導体光物性
Outline of Annual Research Achievements

半導体電子正孔系においては、一種の気液相分離に等しい現象が起こり、励起子・電子正孔プラズマ・電子正孔液体などの様々な相への相分離が実現すると考えられている。本研究の目的は、半導体電子正孔系での相分離ダイナミクスおよび相分離の実空間情報を観測するための近接場光学応答に対する基礎理論を確立することであった。
本年度は、平成23年度に進めた研究によって得られた、電子と正孔の実空間運動に対する時空間分解光学応答の基礎方程式を、励起子相と電子正孔プラズマ相が共存する相分離過程へ適用した。具体的には、相分離ダイナミクスに対する現象論的手法と光学応答に対する微視的手法を併用することで、半導体電子正孔系での相分離ダイナミクスと相分離の実空間情報の変化に対する時空間分解光学応答を、数値的に解析するための基本的手法を構築することができた。
さらに、構築した解析手法を具体的な物質系へ適用し、半導体電子正孔系での非平衡相分離過程について精査した。非平衡性が大きい場合として、有限寿命効果が非常に効く状況では、従来までに観測されてきた空間平均化された光学(発光・吸収)スペクトルでは、励起子相と電子正孔プラズマ相の空間ドメインへの分離が判別不可能になる。しかし、実空間分解光学スペクトルの時間変化に注目すれば、スペクトル形状によって空間ドメインへの分離を明瞭に理解できることを証明した。
また、本研究から派生した成果として、半導体電子正孔系の非平衡状態における光学スペクトルと電子正孔間の多体効果に対する基本的関係式の導出や、近接場光の概念を利用した半導体励起輸送機構の解明などに成功した。これら派生した研究成果は、科研費プロジェクト内の実験・理論研究者のグループや、研究代表者の所属機関の他研究者との共同研究である。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Theory of spatiotemporally resolved spectroscopy for phase-separation dynamics in electron-hole systems2013

    • Author(s)
      Akira Ishikawa
    • Journal Title

      European Physical Journal B

      Volume: 86 Issue: 2

    • DOI

      10.1140/epjb/e2012-30621-1

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constrained dynamics of excitation transfer due to a structured nano system2012

    • Author(s)
      Takayuki Suwa
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: T151 Pages: 014054-014054

    • DOI

      10.1088/0031-8949/2012/t151/014054

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 半導体電子正孔系の光学スペクトルに基づく非平衡励起子密度分布の導出2013

    • Author(s)
      石川 陽
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重量子井戸間の励起移動の理論的研究II2013

    • Author(s)
      石川 陽
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体電子正孔系での相分離過程に対する近接場光学応答理論2012

    • Author(s)
      石川 陽
    • Organizer
      科研費新学術領域研究「半導体における動的相関電子系の光科学」第7回DYCEシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学浅野キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-12-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重量子井戸間の励起移動の理論的研究2012

    • Author(s)
      諏訪貴之
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 光近接場を介したスピン励起移動の理論2012

    • Author(s)
      諏訪貴之
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学、松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Derivation of nonequilibrium exciton populations from photoluminescence2012

    • Author(s)
      Akira Ishikawa
    • Organizer
      The DYCE International Workshop
    • Place of Presentation
      北海道、屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Theory of spatiotemporally resolved spectroscopy for phase-separation dynamics in electron-hole systems2012

    • Author(s)
      Akira Ishikawa
    • Organizer
      The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials (EXCON 2012)
    • Place of Presentation
      Groningen, Netherland(グローニンゲン、オランダ)
    • Year and Date
      2012-07-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Theory of excitation transfer in double quantum wells in an external field2011

    • Author(s)
      Akira Ishikawa
    • Organizer
      The 8th Asia-Pacific Workshop on Nanophotonics and Near-Field Optics (APNFO8)
    • Place of Presentation
      McLaren Vale, SA, Australia
    • Year and Date
      2011-08-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] DYCE公募研究紹介

    • URL

      http://www.dyce-opt.org/organization/pdf/koubo04_a-ishikawa.pdf

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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