2000 Fiscal Year Annual Research Report
金属中の超高速電子拡散・コヒーレントフォノン生成過程のナノスケールプローピング
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11305008
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 理 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30239024)
田村 信一朗 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80109488)
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| Keywords | フォノン / コヒーレント / レーザー / ピコ秒 / 超音波 / 超高速 / 金属 / 拡散 |
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| Research Abstract |
本研究の主な目的は、フェムト秒光パルスを用いて基本的な金属物質およびナノ構造に対する超高速音響フォノン生成および伝搬について知識を拡大することである。直径数ミクロン程度まで集光した励起光およびプローブ光を用いることで、10ミクロン程度の空間分解能でフォノンを検出することが出来る。このために、我々は垂直入射の超高速反射率変化測定法と超高速干渉測定法を利用した。
我々は、アモルファスおよび液体金属中のコヒーレントフォノンの生成および検出を初めて行なった。水銀における非対称のフォノンパルス形状の結果は、電子拡散がフォノン生成に影響を及ぼしていることを明らかした。また、ピコ秒フォノンパルスがアモルファス金属中で生成および検出されることを初めて示した。
100フェムト秒程度の光パルスを用いた遷移金属中、特にCrとNiについてのコヒーレントフォノン生成および検出実験結果は、実験によって測定された超音波吸収を正しく考慮にいれた2温度モデルによってよく説明された。
20フェムト秒程度の赤外光パルスを用いた遷移金属中の超短光パルス実験を初めて試みた。超短時間スケールにおける超高速電子散乱の影響が、異なる膜厚の試料についてのデータ中に明らかに現れている。厚い膜については著しい極性反転の信号を観測した。
多層金属構造中のコヒーレントフォノンパルス生成についての予備的な結果は、観測された音響エコーを説明するために電子散乱を考慮にいる必要があることを示している。
多層構造による光の反射および透過の様子を解明するために関連する研究を行なった。縦コヒーレントフォノンだけではなく、せん断コヒーレントフォノンについても考慮した。
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[Publications] O.Matsuda: "Theory of detection of shear strain pulses with laser picosecond acoustics"Anal.Sci.. (accepted).
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[Publications] D.H.Hurley: "Laser picosecond acoustics in isotropic and anisotropic materials"Ultrasonics. 38. 470-474 (2000)
