2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ultrahigh time and space resolved spectroscopy and its application to the study of photo-iduced phase transition
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16K13822
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
金崎 順一 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80204535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木曽田 賢治 和歌山大学, 教育学部, 教授 (90243188)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | グラファイト / グラフェン / 光誘起構造変化 / ラマン散乱分光 / 光誘起構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、１）グラファイトおよびその関連物質である２）グラフェンについて、パルス光励起により誘起される構造変化現象をラマン散乱分光法を用いて測定した。
１）グラファイトを光励起することによる構造変化をラマン散乱分光法を用いて測定した。光誘起構造相が形成される励起強度領域では、１）パルス照射積算時間が増大すると共に、炭素原子のsp2結合に由来する鋭い1580cm-1ピークの強度が減少すると共に、その周辺領域にブロードな構造が成長する事、2) 1350cm^-1周辺にブロードなピークが新たに成長する事が明らかとなった。トンネル顕微鏡による光誘起構造の観察及び第一原理計算による誘起相の構造モデルとの比較により、1350cm-1近傍に形成されるピークは、炭素間sp3結合由来のラマン散乱ピークであると結論される。さらに、両ピークに付随するブロードな構造は、誘起構造が異なるsp2 あるいはsp3結合性を有すr炭素原子間結合により形成されていると結論できる。
２）グラファイト関連物質の一つであるグラフェンについて、光励起に対する構造安定性に関する研究を推進した。炭化シリコンを真空中において加熱することにより、その表面に数原子層厚のグラフェンを合成し、フェムト秒パルス光（波長400nm）を繰り返し照射した。その結果、①積算照射時間の増大とともに、Doubleフォノン散乱に起因する2Dピーク(2700cm-1)の高波数側強度が減少する一方、低波数側強度が反相関的に強くなる事、②更に照射を続けると、高波数側は消失し、低波数側の強度は増大した後、飽和して一定の強度になる事、が明らかになった。観測された2Dピークを単層及び２層グラフェンの成分に分離してピーク形状変化を解析し、光励起によって、多層グラフェン領域が選択的に減少し、最終的に単層グラフェン構造が安定的に存在するという結論を得た。
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