1996 Fiscal Year Annual Research Report
内殻励起子によるX線の共鳴非線形光学過程と協力的光放射
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07454071
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Laboratory for High Energy Physics |
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Principal Investigator |
那須 奎一郎 高エネルギー物理学研究所, 放射光測定器研究系, 教授 (90114595)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩野 薫 高エネルギー物理学研究所, 放射光測定器研究系, 助手 (10211765)
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| Keywords | 軟X線固体、分光 / X線ラマン / X線ルミネッセンス |
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| Research Abstract |
固体中の軟X線ルミネッセンスに関する理論を完成した。結晶の中で如何なる電子状態が実現しているかを解明するのが軟X線固体分光学の目的であが、従来は、この為、光電子分光法が汎用されてきが、極く最近は、軟X線ルミネッセンス法が提案されている。これは、光電子分光の場合と異なり、軟X線の一次光学過程ではなく、共鳴二次光学過程である。先ず、約100eV程度のエネルギーを持つ一次光で、内殻準位から、絶縁体の伝導帯へ電子を励起する。この励起で空になった内殻準位(以下、内殻正孔と呼ぶ)へは、伝導帯に励起された電子のみならず、価電子帯にいる電子も、励起光より少しだけ小さなエネルギーの軟X線を放出すれば遷移できる。従って、この放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯の性質を決定する事ができる。しかし、簡単な二次光学過程の理論に基づきこの問題を考察すれば、価電子帯にいる全ての電子が等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るのではない事が、直に解る。問題を単純にする為、軟X線の運動量を結晶運動量に比較して無視すると、伝導帯電子の運動量、内殻正孔の運動量、価電子帯電子の運動量は、全て運動量保存則から同じになる。更に、内殻正孔のエネルギーはその運動量に依存せず一定であるから、励起光のエネルギーが指定されると、共鳴条件から、上記3個の運動量が同時に定まってしまう。これでは、価電子帯にいる特定の電子のみが二次光を放出できる事になり、価電子帯全体に関する情報を得る事は覚束ない。ところが、幸いにも、固体結晶には、フォノンと呼ばれる擬ボ-ズ粒子が存在する。このフォノンが一回振動するのに要する時間(τ_p)は、凡そ、τ_p=10^<-14>〜10^<-12>秒、であり、そのエネルギーは軟X線のエネルギーから見て無視できる。しかも、フォノンは電子と同様に、様々な結晶運動量を取る。従って、内殻正孔とフォノン間に相互作用が働けば、内殻正孔は、殆どそのエネルギーを変えずに、運動量のみをフォノンに散逸し、運動量空間で均等に分布する事が出来る。この内殻正孔・フォノン相互作用を通じて運動量の散逸が終結した後であれば、価電子帯にいる全ての電子がほぼ等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るので、放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯全体に関する情報を得る事が可能となる。
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Research Products
(1 results)
