2022 Fiscal Year Final Research Report
Multi-dimensional imaging of photo-injected holes by means of time- and angle-resolved photoelectron difference spectroscopy
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19H01826
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka City University (2019-2021) |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 純平 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 准教授 (40372768)
深津 晋 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60199164)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 半導体 / 光励起 / キャリアダイナミクス / 正孔動力学 / 時間角度分解光電子分光法 / 光電子差分分光法 / フェムト秒レーザー / 超高速緩和現象 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Time- and angle-resolved two-photon photoelectron (2PPE) spectroscopy has elucidated the ultrafast dynamics of excited electrons in the energy- and momentum-spaces On the other hand, our knowledge of the relaxation dynamics of holes injected in the valence band has been limited. In this project, the time- and angle-resolved photoelectron differential spectroscopy was used to investigate the ultrafast dynamics of valence holes in silicon, where holes are injected in the valence band by 1.48-eV pump laser pulses and then 5.92-eV laser light was used to eject photoelectrons via resonant direct transitions between the valence states and free electron-like states located above the vacuum level. Based on the experimental results on the temporal change of photoelectron images together with calculated results, we have elucidated ultrafast population dynamics of photoinjected electrons and holes in photoexcited semiconductors.
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| Free Research Field |
固体物性
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
半導体を光励起すると、伝導帯に励起電子系、価電子帯に正孔系の非平衡分布が形成される。これら励起キャリア系は、エネルギー・運動量空間において種々の散乱過程を経て、バンド端まで緩和し、最終的には再結合等を介して消滅する。励起キャリア系の緩和現象は、非平衡量子多体系の動的振る舞いが顕著に現れる典型的な物理現象であり、学術的に重要である。更に、本研究課題の内容は、半導体物質における電荷輸送・熱輸送・発光・スピン伝導といった基礎的特性、光誘起構造変化・光触媒といった励起誘起現象等にも直接的・間接的に関与しており、その全貌の解明は広い産業分野において波及効果が大きく、極めて重要である。
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