軌道角運動量を持つ光とスピン分解光電子分光法を用いた新測定手法の模索・開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K13823
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 宮本 幸治 広島大学, 放射光科学研究センター, 助教 (50508067)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 多極子遷移 / 光渦(軌道角運動量を持つ光)

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、光渦を利用したスピン角度分解光電子分光測定の模索を行うことが目的である。スピン角度分解光電子分光測定は、固体中の電子の運動量、エネルギー、スピンを完全決定できる有力な測定手法である。本研究の主目的として、特に、軌道角運動量をもった光渦による励起過程は高次の遷移(多極子遷移)を引き起こす事が可能か否かが挙げられる。もし、このような高次の遷移過程が優位になれば、光渦の軌道角運動量および光の偏光性の両方を利用することで軌道選択遷移過程を自由に選び、実験が可能となる。究極的には、その電子構造がどのような軌道が支配的かというのを完全決定で切る可能性を秘めている。このような目的を達成するためには、まずは光渦の発生およびそれを効率よく利用するシステムの構築が必須であった。
そこで、既成品の６eVレーザーを用いて、光渦を発生させるための光学レンズをとりつける作業を行った。さらに、光渦の効果を向上させるため、レーザー光のスポットサイズを集光限界まで近づける必要があることが分かった。そのため、集光レンズの設計を行い、導入した。さらに、その集光された光のスポットサイズを見積もるために数10μm程度のドメインをもつ試料について角度分解光電子分光法を用いて場所依存性の測定を行い。少なくとも10μm以下のスポットサイズである事を確認した。さらに、光電子エネルギー分析器のレンズ電圧が低エネルギーでは適正値になっていなかったため、独自にレンズの調整をおこう事で適切なレンズ電圧を求めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

既製品でありながら6eVレーザー光源が不安定であり、幾度となく故障したため、光渦の発生やそれを利用して研究については開始できていないのが現状である。このレーザー光源の不安定性は業者にも原因が分からず頓挫している状況である。

Strategy for Future Research Activity

現在使用している、レーザー光源を用いる事をあきらめ、新規に購入したレーザーを用いて、研究を行う予定である。それにより光渦発生および多極子遷移過程の可能性についての実験を開始する。