2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of dynamic spin systems using the terahertz-pump optical-probe spectroscopy
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15K13659
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
河本 敏郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (70192573)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 励起状態 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チェレンコフ型の光整流法を用いた高強度テラヘルツパルス光源を製作した。ナノ秒紫外光パルスレーザー(267nm)あるいはフェムト秒レーザー再生増幅システム(800nm)の出力の一部をポンプ光とし，テラヘルツパルス光源からの出力をプローブとする光ポンプ-テラヘルツプローブ分光システムを製作した。ポンプ光に対するテラヘルツパルスを遅延させてテラヘルツ時間領域分光を行うことによって，光励起状態のスピンやキャリアの超高速ダイナミクスを観測することができる。
半導体のシリコンにおいて光ポンプ-テラヘルツプローブ分光の実験を行うことにより，高密度に光励起された状態のダイナミクスを調べた。透過テラヘルツ電場のピークシフトは光励起によって負の遅延をもち，弱励起の場合は励起光強度とともに遅延が増加するが，強励起の場合は逆に遅延が減少していく振る舞いが観測された。弱励起の屈折率スペクトルは基本的なドルーデモデルで説明できるが，強励起のスペクトルはドルーデモデルでは説明できないことが分かった。電子間の散乱の影響を考慮したドルーデ-スミスモデルを導入することによって，強励起スペクトルも定性的には説明できることを明らかにした。
高強度テラヘルツパルス光源とフェムト秒和周波光発生検出器，およびナノ秒紫外光パルスレーザー，冷凍機，電磁石を組み合わせて，光照射下で現れるスピンダイナミクスを観測する温度可変テラヘルツパルス励起光検出分光装置を製作した。発光の時間波形のフーリエ解析から，光励起状態の超広帯域テラヘルツスペクトルが得られる。有機EL材料としても知られる遷移金属錯体においてテラヘルツパルス励起光検出分光を試みたが，現時点では励起三重項状態のスピン系による信号は確認できていない。今後さらに測定系の改良を行い，励起三重項状態の超高速スピンダイナミクスの観測を目指したい。
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Research Products
(3 results)
