2017 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative Inspection of the Transient Quasiparticle Picture on the Coherent Phonon Generation Mechanism
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15K05121
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
日野 健一 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90228742)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | コヒーレントフォノン / プラズモン / 縦光学フォノン / 高密度励起 / 超短パルスレーザー / ラビ振動 / 章動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、シリコン結晶におけるコヒーレントフォノン(CP)の量子ダイナミックスを記述するため、ポーラロニック準粒子模型を構築し、実験で観測されている過渡的ファノ共鳴の物理的起因を解明してきた。ここでは、さらに、励起パルスレーザー照射直後の初期時間領域において、高密度電子励起により誘起される未踏な量子力学的効果の探索を目的とした。このため、上記の模型を改良し、ポーラロニック準粒子状態を離散化された断熱複素固有エネルギー状態であるとする近似を行った。この模型をLOフォノンの遅延グリーン関数に適用して、CPの時間信号およびパワースペクトルを記述する表式を導出した。
（１）CP信号の過渡的な振幅および位相のずれに対する励起パルスレーザーの強度依存性を調べた。これによると、レーザー強度がある程度大きくなり、プラズモンとLOフォノンの断熱エネルギーが共鳴して反交差が生じる際、CP信号に特異な変調が発現した。更なる励起電子密度の増加に応じて、CP信号の振幅および位相のずれがラビ振動に従う変化を示すことを見出した。実験との比較も行った。この成果はPhys. Rev. B誌に掲載済である。
（２）励起パルスレーザー強度を高密度の電子が励起される領域に固定して、その離調の変化に対するCPパワースペクトルの形状の非対称性を精査した。ある特定の離調領域にのみ顕著な非対称性が発現する現象を見出した。これから離れるに従い、形状は対称になった。理論と実験は良く一致した。これは前記のファノ共鳴とは異なる。これは過渡的なプラズモンとLOフォノンのRosen-Zener結合に起因することが分かった。さらに、πパルスより大きいレーザー強度に対して、この非対称性はキャリアの章動とともに周期的に変動することを見出した。この成果はPhys. Rev. B誌掲載に向けて、現在執筆中である。
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