1998 Fiscal Year Annual Research Report
コヒーレントフォノンをプローブとした時間領域分光と構造変化のダイナミックス
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09440119
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中島 信一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木曽田 賢治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90243188)
溝口 幸司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10202342)
播磨 弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00107351)
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| Keywords | コヒーレントフォノン / フェムト秒レーザー / プラズモン-LOフォノン結合モード / 超高速ダイナミクス / 半導体 / 半金属 / 半導体超格子 |
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| Research Abstract |
固体内のフォノン系、電子系のコヒーレントな振動を発生、検知することを目的として、〜10フェムト秒の時間幅のTiサファイアパルスレーザーと、このレーザーを用いた時間領域コヒーレントフォノン測定システムを構築した。試作したシステムの性能を、HSG発生と固体ののコヒーレントフォノンの観測から評価した。その結果、パルス幅として16fS、反射率変化としてΔR/Rとして〜10^<-7>の値を得た。このシステムによって,これまで計測が困難であったGeについても良好なSlN比でコヒーレントフォノンが観測できた。
半金属、半導体、半導体、半金属超格子、相転移物質などの種々の物質についてコヒーレント振動を調べたが、その結果を要約すると、
(1) 種々の温度でのコヒーレントフォノンスペクトルとラマンスペクトルの比較から、Biにおけるコヒーレントフォノンの減衰過程に対してエネルギー緩和が支配的で、位相緩和の寄与は小さいことを明らかにした。
(2) Bi/Sb超格子の時間分解反射率測定から、各母体の光学フォノン、Bi-Sb界面モード、縦波音響フォノンの折り返しモードのコヒーレント振動を初めて観測した。また短周期超格子の音響フォノンの振動数が計算値と大きくずれていたことから、弾性異常が起こっていると考えた。
(3) 空間変調素子を用いてパルス列を生成し、これを用いてBi/Sb混晶のコヒーレントフォノンの振幅制御、特定モードの選択励起が可能であることを実証した。
(4) GaAs,InPで光励起した電子が関与するプラズモンLOフォノン結合モードのコヒーレント振動を観測し結合モードの上下の分枝を初めて観測した。また結合モードの減衰時間のキャリア濃度依存性を求め、そのダイナミクスの議論を行った。
(5) GaAs-AlAs超格子の縦波音響分枝の折り返しモードを観測し、コヒーレントフォノンの発生、検出機構解明の手がかりを得た。
(6)相転移物質(V_2O_3,η-Mo_4O_<11>,GeTe)のコヒーレントフォノンを観測し、ラマンFTスペクトルとの比較から発生機構、緩和機構についての多くの知見を得た。
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[Publications] 中島信一: "Coherent phonon oscillations in photo-excited semiconductors and semimetals" J.Luminescence. 76/77. 6-14 (1998)
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[Publications] 中島信一: "固体におけるコヒーレントフォノン" 表面科学. 19・2. 64-71 (1998)
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[Publications] 中島信一: "フェムト秒領域のコヒーレントフォノンの振る舞い" 日本物理学会誌. 53・8. 607-611 (1998)
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[Publications] 溝口幸司: "Resonance effect of coherent folded acoustic phonons generated by ultrashort light pulses in GaAs/AlAs superlattices" Physica B. 249-251. 887-890 (1998)
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[Publications] 中島信一: "Selective enhancement of coherent optical phonons using THz-rate pulse train" Jpn.J.Appl.Phys.37. L281-L283 (1998)
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[Publications] 溝口幸司: "Dynamics of coherent phonons in bismuth generated by ultrashort laser pulses" Phys.Rev.B. 58・9. 5448-5452 (1998)
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[Publications] 木曽田賢治: "Optical study of the Mott transition in V203:comparison of time-and frequency-domain results" Phys.Rev.B. 58・19. 12789-12794 (1998)
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[Publications] 中島信一: "Dynamics of coherent plasmon-phonon coupled modes in GaAs using ultrashort laser pulses" J.Luminescence. 76/77. 68-71 (1998)
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[Publications] 木曽田賢治: "Coherent phonons from the CDW state in η-Mo4O11" Phys.Rev.B. 58・12. R7484-R7487 (1998)
