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2012 Fiscal Year Annual Research Report

電子正孔・励起子量子凝縮相の光操作と制御

Planned Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 20104002
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

五神 真  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70161809)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中 暢子  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10292830)
Project Period (FY) 2008-04-01 – 2013-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements

1. 準熱平衡電子系の物質相解明
歪トラップ中の亜酸化銅パラ励起子について、希釈冷凍機を用いた安定なBEC相の探索を進めた。まず、不均一歪の大きさや勾配を変化させ、様々な深さ・勾配のトラップポンテンシャルを形成したところ、100 mKを下回る世界最低温度の励起子系を実現し、応力印加による励起子-横波音響フォノン相互作用の活性化が当該温度領域への冷却機構に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、急峻なトラップポテンシャルの設定においては、ヘリウム3冷凍機による実験と同様の緩和爆発現象を再現し、安定なBEC状態が形成されるトラップ条件および密度・温度領域の系統的探索を行った。また、ヘリウム温度における歪フリーサンプル中および歪誘起トラップポテンシャル中のパラ励起子について、ライマン分光法を用いた可視化にも成功し、更なる低温域への適用の検討を行った。

2. 量子縮退した電子正孔系の集団励起とそのコヒーレンスの観測
電子正孔系の密度と温度を任意の値に制御できる波数選択励起法を利用して、真性ダイヤモンドにおける電子正孔系の低温高密度相の探索を行った。二個以上の励起子が束縛された多励起子による発光の明確な証拠を捉え、発光スペクトルの系統的な解析によって多励起子が安定に存在する相図上の相境界を明らかにした。また、平成21年度に発見した多励起子束縛状態の考察を深化させ報告を行った。

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。

  • Research Products

    (63 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (49 results) (of which Invited: 12 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Selection rules for angular momentum transfer via impulsive stimulated Raman scattering2013

    • Author(s)
      T. Higuchi
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 87 (1) Pages: 013808/1-5

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevA.87.013808

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stochastically sustained population oscillations in high-\beta nanolasers2013

    • Author(s)
      A. Lebreton
    • Journal Title

      New J. Phys.

      Volume: 15 Pages: 033039/1-12

    • DOI

      DOI: 10.1088/1367-2630/15/3/033039

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Correlated lifetimes of paraexcitons and trapped excitons at oxygen vacancy in cuprous oxide2013

    • Author(s)
      S. Koirala
    • Journal Title

      J. Lumin

      Volume: 134 Pages: 524-527.

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.jlumin.2012.07.035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relaxation explsion of a quantum degenerate exciton gas in Cu_2O2012

    • Author(s)
      K. Yoshioka
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 14 Pages: 055024 /1-14

    • DOI

      DOI10.1088/1367-2630/14/5/055024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast periodic modulations in the photon correlation of single-mode vertical-cavity surface-emitting lasers2012

    • Author(s)
      N. Takemura
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 85 (5) Pages: 053811/1-5

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevA.85.023811

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of photo-induced terahertz optical activity in metal chiral gratings2012

    • Author(s)
      N. Kanda
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 37 (17) Pages: 3510-3512

    • DOI

      DOI: 10.1364/OL.37.003510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz vector beam generation using segmented nonlinear optical crystals with threefold rotational symmetry2012

    • Author(s)
      R. Imai
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 20 (20) Pages: 21896-21904

    • DOI

      DOI: 10.1364/OE.20.021896

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-power, narrow-band, high-repetition-rate, 5.9 eV coherent light source using passive optical cavity for laser-based angle-resolved photoelectron spectroscopy2012

    • Author(s)
      J. Omachi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 20 (21) Pages: 23542-23552

    • DOI

      DOI: 10.1364/OE.20.023542.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface-plasmon enhanced optical activity in two-dimensional metal chiral networks2012

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 37 (21) Pages: 4446-4448

    • DOI

      DOI: 10.1364/OL.37.004446

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temporal shift from magnetoplasma resonance to cyclotron resonance of photo-carriers generated from 1s-exciton in cuprous oxide crystal2012

    • Author(s)
      I. Akimoto
    • Journal Title

      Eur. Phys. J. B

      Volume: 85 Pages: 374

    • DOI

      DOI: 10.1140/epjb/e2012-30618-8

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高分解能レーザー光電子分光のための共振器増強を用いた高強度高繰り返し狭線幅5.9 eV光源の開発高分解能レーザー光電子分光のための共振器増強を用いた高強度高繰り返し狭線幅5.9 eV光源の開発2013

    • Author(s)
      大間知潤子
    • Organizer
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-03-30 – 2013-03-30
  • [Presentation] テラヘルツカメラの高感度化と分光感度特性の評価2013

    • Author(s)
      小西邦昭
    • Organizer
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-03-29 – 2013-03-29
  • [Presentation] Efficient coupling of propagating broadband terahertz radial beams to metal wires2013

    • Author(s)
      Z. Zheng
    • Organizer
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-03-29 – 2013-03-29
  • [Presentation] ダイヤモンドにおける多励起子系の相図2013

    • Author(s)
      挾間優治
    • Organizer
      日本物理学会第68 回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島)
    • Year and Date
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [Presentation] ダイヤモンド結晶におけるキャリア有効質量の実測2013

    • Author(s)
      秋元郁子
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [Presentation] ダイヤモンド結晶における光キャリアのサイクロトロン共鳴2013

    • Author(s)
      深井克行
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [Presentation] 三回回転対称金属周期構造を用いた第二次高調波発2013

    • Author(s)
      小西邦昭
    • Organizer
      日本物理学会第68 回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [Presentation] 応力印加に起因するサブ100mK の励起子温度の実現2013

    • Author(s)
      吉岡孝高
    • Organizer
      日本物理学会第68 回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [Presentation] ダイヤモンドにおける多励起子系の相図2013

    • Author(s)
      挾間優治
    • Organizer
      日本物理学会第68 回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [Presentation] 人工キラル構造を用いた光波制御2013

    • Author(s)
      小西邦昭
    • Organizer
      先端光量子科学アライアンスセミナー
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-03-11 – 2013-03-11
  • [Presentation] Photo-induced ultrafast magnetization dynamics of self-assembled bimetallic nanoparticles2013

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      SPIE photonics west (Ultradast phenomena and nanophotonics XVII
    • Place of Presentation
      San Francisco, U.S.A
    • Year and Date
      2013-02-04 – 2013-02-04
    • Invited
  • [Presentation] 光と物質の科学の展開2013

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      日本学術会議シンポジウム「物性物理学・一般物理学の未来を語る」
    • Place of Presentation
      日本学術会議(東京都)
    • Year and Date
      2013-01-15 – 2013-01-15
    • Invited
  • [Presentation] 光量子科学の展開2013

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      第5回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京都)
    • Year and Date
      2013-01-11 – 2013-01-11
    • Invited
  • [Presentation] 人工キラル構造を用いた光波制御2013

    • Author(s)
      小西邦昭
    • Organizer
      先端光量子科学アライアンスセミナー プログラム「人工ナノ構造の光物性の基礎と光・物質制御への展開」
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-01-11 – 2013-01-11
    • Invited
  • [Presentation] 先端光・量子科学技術による物質光科学の展開2012

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      極限コヒーレント光科学研究センター発足記念ワークショップ「レーザー・放射光融合研究領域の開拓
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県)
    • Year and Date
      2012-11-30 – 2012-11-30
    • Invited
  • [Presentation] レーザー光科学研究の将来展望2012

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      物性研究所附属極限コヒーレント光科学研究センター発足記念式典
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県)
    • Year and Date
      2012-10-03 – 2012-10-03
    • Invited
  • [Presentation] The electron-hole liquid in diamond and cyclotron resonance in cuprous oxide2012

    • Author(s)
      N. Naka
    • Organizer
      Vortrag in Rahmen des Optikseminars
    • Place of Presentation
      Rostock, Germany
    • Year and Date
      2012-10-02 – 2012-10-02
  • [Presentation] Terahertz optical activity by photo-carriers with chiral pattern2012

    • Author(s)
      N. Kanda
    • Organizer
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) (poster)
    • Place of Presentation
      Wollongong, Austraria
    • Year and Date
      2012-09-27 – 2012-09-27
  • [Presentation] Terahertz Vector Beam Generation Using Segmented Nonlinear Optical Crystals with Three-Fold Rotational Symmetry2012

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) (oral)
    • Place of Presentation
      Wollongong, Austraria
    • Year and Date
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [Presentation] Lifetime effect on the electron-hole phase diagram in diamond2012

    • Author(s)
      Y. Hazama
    • Organizer
      11th International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [Presentation] Free-carrier generation by two-photon resonant excitation to the excitonic states in cuprous oxide2012

    • Author(s)
      N. Naka
    • Organizer
      11th International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [Presentation] ダイヤモンドの電子正孔液滴相におけるキャリヤ寿命の効果2012

    • Author(s)
      挾間優治
    • 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
      2012-09-21 – 2012-09-21
  • [Presentation] MnF2 反強磁性ドメインの光による制御2012

    • Author(s)
      樋口卓也
    • 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
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [Presentation] 高強度テラヘルツベクトルビーム生成に向けた広帯域テラヘルツ波長板の開発2012

    • Author(s)
      根本夏紀
    • 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
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [Presentation] ^6Li-^7Li 混合系における量子凝縮相の実現2012

    • Author(s)
      富樫康平
    • 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
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [Presentation] 量子カスケードレーザーを用いた亜酸化銅パラ励起子の密度と温度の精密観測2012

    • Author(s)
      吉岡孝高
    • 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 – 2012-09-18
  • [Presentation] 希釈冷凍機を用いた亜酸化銅励起子のBEC 転移の系統的観測22012

    • Author(s)
      森田悠介
    • 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 – 2012-09-18
  • [Presentation] 高強度THz ベクトルビームの発生と2 次元検出2012

    • Author(s)
      今井亮
    • Organizer
      応用物理学会2012 年秋季大会 講演奨励賞受賞記念講演
    • Place of Presentation
      松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-12 – 2012-09-12
    • Invited
  • [Presentation] 水晶板積層構造による広帯域テラヘルツ偏光素子の開発2012

    • Author(s)
      根本夏紀
    • Organizer
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • Place of Presentation
      松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [Presentation] Self-Assembly and magneto-optical properties of noble metal ferromagnetic2012

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      応用物理学会2012 年秋季大会, JSAP-OSA Joint Symposia
    • Place of Presentation
      松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [Presentation] 共振器構造を用いたテラヘルツ磁気双極子放射の制御2012

    • Author(s)
      Li Jia
    • Organizer
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • Place of Presentation
      松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [Presentation] 半導体の新しい光機能を求めて2012

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • Place of Presentation
      松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-11 – 2012-09-11
  • [Presentation] Search for exciton BEC in a bulk crystal2012

    • Author(s)
      M. Kuwata-Gonokami
    • Organizer
      ICSCE (The 6th International Conference on Spontaneous Coherence in Ezcitonic Systems)
    • Place of Presentation
      California, U.S.A
    • Year and Date
      2012-08-30 – 2012-08-30
    • Invited
  • [Presentation] BEC Transition of Paraexcitons in a Cu_2O Crystal2012

    • Author(s)
      M. Kuwata-Gonokami
    • Organizer
      Condensed Matter Physics Colloquium in University of Science and Technology of China
    • Place of Presentation
      Hefei, Chaina
    • Year and Date
      2012-08-20 – 2012-08-20
    • Invited
  • [Presentation] Production of ultracold paraexcitons in Cu_2O for a stable BEC2012

    • Author(s)
      K. Yoshioka
    • Organizer
      DYCE International Workshop at Kussharo (oral and poster)
    • Place of Presentation
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-09 – 2012-08-09
  • [Presentation] Second harmonic generation in planar periodic metal nanostructures with threefold rotational symmetry2012

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      DYCE International Workshop at Kussharo (poster)
    • Place of Presentation
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [Presentation] Optical control of antiferromagnetic domains in MnF_22012

    • Author(s)
      T. Higuchi
    • Organizer
      DYCE International Workshop at Kussharo (poster)
    • Place of Presentation
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [Presentation] Low-temperature phases of electron-hole systems in diamond2012

    • Author(s)
      N. Naka
    • Organizer
      DYCE International workshop
    • Place of Presentation
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [Presentation] 極低温励起子気体のボース・アインシュタイン凝縮転移2012

    • Author(s)
      五神真
    • Organizer
      DYCE公開フォーラム-光科学の新しい可能性に挑戦する-(会議主催)
    • Place of Presentation
      東大小柴ホール(東京都)
    • Year and Date
      2012-08-06 – 2012-08-06
  • [Presentation] Fundamental symmetries and polarization control2012

    • Author(s)
      M. Kuwata-Gonokami
    • Organizer
      3rd International Workshop NPO 2012 (Nanocarbon Photonics and Optoelectronics)
    • Place of Presentation
      North Karelia, Finland
    • Year and Date
      2012-08-01 – 2012-08-01
    • Invited
  • [Presentation] Free-carrier generation by excitonic collisions studied by a time-resolved cyclotron resonance in cuprous oxide2012

    • Author(s)
      N. Naka
    • Organizer
      ICPS'12 (31st International conference on the physics of semiconductors
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-30 – 2012-07-30
  • [Presentation] Time Resolved Cyclotron Resonance Measurement of Photo-Carriers in Semiconductor by EPR Equipment2012

    • Author(s)
      I. Akimoto
    • Organizer
      The 2nd international symposium on electron spin science
    • Place of Presentation
      ホテル松島大観荘(宮城県)
    • Year and Date
      2012-07-23 – 2012-07-23
  • [Presentation] Broadband Circulrly-Polarized THz Pulse Generation by Optical Rectification of Vector-Field Shaped Pulses2012

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • Place of Presentation
      Lausanne, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-13 – 2012-07-13
  • [Presentation] Broadband Circulrly-Polarized THz Pulse Generation by Optical Rectification of Vector-Field Shaped Pulses2012

    • Author(s)
      M. Sato
    • Organizer
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • Place of Presentation
      Lausanne, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-10 – 2012-07-10
  • [Presentation] Coherent Transfer of Angular Momentum through Impulsive Stimulated Raman Scattering: the Role of Envelope Helicity2012

    • Author(s)
      T. Higuchi
    • Organizer
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • Place of Presentation
      Lausanne, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-09 – 2012-07-09
  • [Presentation] Temporal shift from magnetoplasma resonance to cyclotron resonance of photo carriers generated from 1s-exciton on cuprous oxide crystal2012

    • Author(s)
      I. Akimoto
    • Organizer
      EXCON'12
    • Place of Presentation
      Groningen, The Netherlands
    • Year and Date
      2012-07-03 – 2012-07-03
  • [Presentation] Bose-Einstein condensation transition of paraexcitons in a potential trap2012

    • Author(s)
      M. Kuwata-Gonokami
    • Organizer
      EXCON 2012 (The 10th International Coference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials)
    • Place of Presentation
      Groningen, Netherlands
    • Year and Date
      2012-07-02 – 2012-07-02
    • Invited
  • [Presentation] Lifetime effect on the electron-hole-droplet formation in diamond2012

    • Author(s)
      Y. Hazama
    • Organizer
      EXCON'12
    • Place of Presentation
      Groningen, The Netherlands
    • Year and Date
      2012-07-02 – 2012-07-02
  • [Presentation] Search for exciton BEC2012

    • Author(s)
      M. Kuwata-Gonokami
    • Organizer
      STAR3: The 3rd Shanghai Tokyo Advanced Research
    • Place of Presentation
      ヒルトン小田原(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-05-17 – 2012-05-17
    • Invited
  • [Book] Springer2012

    • Author(s)
      K. Peiponen, A. Zeitler, M. Kuwata-Gonokami (Eds.)
    • Total Pages
      273-299/672
    • Publisher
      Terahertz Spectroscopy and Imaging (Springer Series in Optical Sciences)
  • [Book] NOVA book "New Developments in Photon and Materials Research"(電子版)2012

    • Author(s)
      N. Naka
    • Total Pages
      19
    • Publisher
      TRAILING QUANTUM PHASES IN SOLIDS USING LIGHT-MATTER INTERACTION
  • [Remarks] 東京大学五神研究室

    • URL

      http://www.gono.t.u-tokyo.ac.jp/

  • [Remarks] 科研費新学術領域研究(研究領域提案型)「半導体における動的相関電子系の光科学」

    • URL

      http://www.dyce-opt.org/

URL: 

Published: 2018-02-02  

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