2018 Fiscal Year Annual Research Report
On the photoelectric effect at the edge of matter
| Project/Area Number |
17K18749
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
石田 行章 東京大学, 物性研究所, 助教 (30442924)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | 仕事関数 / レーザー / 光電子分光 / 表面非線形効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー技術の進展とともに、仕事関数を越える光子エネルギーを持つ高強度のレーザー高調波を安定的に発生させることが可能となった。これに伴ってレーザー高調波を光源とした光電子分光法が発展してきた。光電子分光法に有用なレーザー高調波は通常の光源に比して低エネルギー域（深紫外-遠紫外域：hn<11 eV）にある。この光領域はまだ物質の価電子プラズモンエネルギー（約15 eV）より低く、光は物質の表面で反射や屈折もする。光と物質の誘電応答が顕著な中で起きる特異な光電効果や、低エネルギー域特有の新たな電子分光法の可能性が広がっていると言える。
昨年度より進めていたコンパクトな6 eVレーザー高調波光源の研究開発が完了した。この光源を最先端光電子分析装置に装着することで、固体表層から放出される低速な光電子（運動エネルギー＜～1 eV）のエネルギーと放出角を、試料や光源の配置を変えることなく捉えることを可能にした。Au(111)からの光電子放出分布を調べたところ、最も遅い光電子が形成する仕事関数のカットオフが角度に依存することを発見した。このカットオフは、最も早い光電子が形成するフェルミカットオフよりも鋭い。カットオフが角度に依存する起源を解明し、さらに観測された低速側のカットオフから仕事関数を標準偏差1 meVで決定することに成功した。本研究により、固体表層の仕事関数をこれまでにない精度で決定する新たな方法が開拓された。
固体表層における誘電応答を光電効果の関連を調べることを念頭に、表面第２高調波発生（SHG）をプローブする装置開発に着手した。300 fs、10 MHzのフェムト秒域ファイバーレーザー光源を用い、さらに位相マスクを用いることで、試料を回転させることなく光の入射方向を360度回転させながらSHGを捉える装置を設計、製作した。BBOを参照試料として、SHGを捉えることに成功した。
|
