2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors |
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20104002
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
五神 真 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70161809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中 暢子 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10292830)
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| Keywords | 光物性 / 物性実験 / 量子エレクトロニクス / 低温物性 / 励起子 |
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| Research Abstract |
長年の懸案であった亜酸化銅におけるスピン禁制励起子のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の実験について、系統的な解析を行った。不均一歪みを印加することで生成した調和型ポテンシャル中に捕獲され、ヘリウム3冷凍機を用いてサブケルビン領域に冷却したパラ励起子集団は、BEC転移数を超えるとき熱的成分が閾値的に出現する。これが、水素原子のように大きな非弾性散乱断面積を有する系のBECの特徴である、数%の凝縮体による緩和爆発と等価な現象であり、励起子BEC転移の傍証であることを明らかにした。凝縮体の割合をさらに上昇させるため、無冷媒希釈冷凍機を用いてさらに励起子温度を低下させBEC転移密度を下げる準備を進めた。すなわち極低温環境において試料に対し可変な歪を印加し顕微的に微弱発光の観測を行うため、超低温域用可動ステージ及び加圧機構の製作を行った。これに加え熱輻射による熱流入の低減の工夫を行うことで、励起子の空間分解スペクトルを取得するために十分な光学窓径を確保しつつ、100mK以下の低温を実現することができた。
一方、多体相関が顕著になるダイヤモンドの高密度電子正孔液滴の中赤外領域誘電応答について、金属コロイドと同等のモデルと比較して桁違いに大きなダンピングの起源が、電子正孔間に働く動的クーロン相関によることを明らかにした。また、フォトンカウンティングストリークカメラによる微小時間領域における高次光子相関測定の開発を進めた。さらに、結晶の離散対称性に基づく角運動量保存則を厳密に考察することで、これを利用し光誘起磁化の偏波を制御できることを理論的・実験的に示した。
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