2012 Fiscal Year Annual Research Report
新規絶縁体材料における高密度光励起と相転移現象のダイナミクス
| Project Area | Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors |
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| Project/Area Number |
20104007
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芦田 昌明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60240818)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 耕一郎 京都大学, 学内共同利用施設等, 教授 (90212034)
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| Project Period (FY) |
2008-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 強相関電子系 / 酸化物 / 高密度光励起 / 光誘起相転移 / 光物性 / 空気プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、基底状態においても電子相関が強く一体近似が成立しない新規絶縁体材料において、光励起によって生成される電子正孔多体系のダイナミクス、特に、励起状態に固有の相関効果「動的相関」による秩序形成、即ち光誘起超伝導転移、絶縁体－金属転移など、電子状態の光誘起相転移のダイナミクスの解明を行うことを目的としている。
そのため、磁気励起や超伝導ギャップなど秩序を直接反映する構造が存在するエネルギー領域であるテラヘルツ域を含む赤外全域をカバーする時間領域分光を開発してきた。即ち、媒質の吸収による欠落帯がなく広帯域化が容易な上、損傷閾値が高いため高強度化にも有利な空気プラズマを用いる赤外パルス発生法を用いて、サブテラヘルツから近赤外域の200THzに及ぶ周波数領域を完全に切れ目なくカバーすることに初めて成功した。さらに、検出にも空気プラズマを用いることで、150THz付近までの電場形状の直接検出にも成功した。この系を用いて、マルフェロイックス酸化物のエレクトロマグノンや高温超伝導体の超伝導ギャップの観測も行った。
一方、テラヘルツ波の高強度化にも成功し、世界最高となる電場強度1MV/cmを超えるパルス発生に成功した。このパルスを量子常誘電体に照射することにより、大きな格子変形を誘発することによるフォノン周波数の変調の観測に成功した。他にも半導体に照射することで、エネルギーが数桁異なる近赤外光が発生することも見いだすなど、摂動的な理解ができない新奇現象を次々に発見した。さらに高温超伝導体にも適用し、超伝導ギャップ以下のエネルギーであるにも関わらず、超伝導が壊れること、その様子はテラヘルツ波の波形を制御することによって変化することも見いだした。
同領域の他グループとの共同研究も活発に行い、金光研とは半導体中光生成キャリアの増殖の詳細をテラヘルツ分光で追跡する実験を進めている。
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| Research Progress Status |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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