2020 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic structure of the ultrafast nonequilibrium
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18H01148
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石田 行章 東京大学, 物性研究所, リサーチフェロー (30442924)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超高速現象 / 光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで開発してきた時間分解光電子分光（TARPES）装置を用いた精密測定を通して、固体物質やその表層に生じる極端な非平衡現象を電子論的に解明し、また非平衡状態を利用した研究を展開することが本研究の目的である。本年度は、東大物性研において開発してきた時間分解光電子分光装置を、韓国ソウル大学に新設された物性研と韓国科学院相関電子研究センターの共同ラボ（ISSP-CCES Joint Research Lab）に移設した。装置の立ち上げおよびチタンサファイアレーザーを用いた新たな時間分解表面第二高調波装置の建設を行った。またTHｚポンププローブ測定と組み合わせて、トポロジカル絶縁体表面のディラック電子状態、量子化された二次元ガス、そして表層バンドベンディングの三者が織り成すダイナミクスの解明に取り組んだ。バンド湾曲の閉じ込めポテンシャルの中で量子化された2次元電子ガスの離散準位をTHｚ時間分解法で観測し、これが100psにわたって過渡応答することを見出した。対応する表面についての時間分解光電子分光測定から、100psにわたって徐々に量子化された二次元電子ガスからディラック電子状態に電子が供給される様子が見出された。この他、ファイバーレーザーを光源とした時間分解光電子分光装置を応用して固体最表層の仕事関数を高精度で測定する方法を開発し、これを用いてグラファイトの仕事関数の超高速応答を高精度で調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
物性研からソウル大のISSP-CCES共同ラボに、のべ3トンの時間分解光電子分光装置を無事移設することができた。予め準備していた恒温のクリーンルームの中で、チタンサファイアレーザーが良好に動作することも確認できた。またこの光源を用いて新たに時間分解表面第二高調波発生装置を作製し、ファーストデータを得ることに成功した。またTHｚ時間分解分光と時間分解光電子分光法の両測定を組み合わせることで、トポロジカル絶縁体表面の超高速電子現象についても新たな知見を得ることができた。以上の状況からおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
フェムト秒域時間分解光電子分光法、表面第二高調波測定、そして高精度で仕事関数をとらえる方法を組み合わせることで、固体表層の光と電子が織り成すダイナミクスの解明を行うプラットフォームがととのいつつある。本年は、小型の１MHｚファイバーレーザー光源を駆使することで、光電子分光測定と第二高調波発生を同時測定できる装置の開発に取り組む。特に表面の分極が大きい試料について、特異な超高速光・電子現象の探索と解明をすすめる。
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[Journal Article] Topologically Nontrivial Phase-Change Compound GeSb2Te42020
Author(s)
Nurmamat M.、Okamoto K.、Zhu S.、Menshchikova T. V.、Rusinov I. P.、Korostelev V. O.、Miyamoto K.、Okuda T.、Miyashita T.、Wang X.、Ishida Y.、Sumida K.、Schwier E. F.、Ye M.、Aliev Z. S.、Babanly M. B.、Amiraslanov I. R.、Chulkov E. V.、Kokh K. A.、Tereshchenko O. E.、Shimada K.、Shin S.、Kimura A.
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 14
Pages: 9059～9065
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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