2021 Fiscal Year Annual Research Report
Energy band structure daynamics of a semiconductor single-crystal by X-ray excitation
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19H04397
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
田中 義人 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (80260222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 伸広 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (10393315)
福山 祥光 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (20332249)
鈴木 基寛 関西学院大学, 工学部, 教授 (60443553)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | X線励起 / 半導体 / バンドギャップ / X線自由電子レーザー / 吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、Ｘ線パルス励起によって生じる半導体単結晶の高速バンドダイナミクスを、分光学的手法を用いて明らかにすることである。ヒ化ガリウム半導体単結晶を対象とし、これにＸ線ポンプ・広帯域近赤外光プローブ法を適用して時間分解透過スペクトルを測定し、バンドギャップの高速の挙動を観測してきた。Ｘ線自由電子レーザー施設SACLAにて行ったフェムト秒パルスＸ線励起時の赤外過渡吸収分光実験の結果と、大型放射光施設SPring-8で行った同実験についての結果を比較することによって、励起Ｘ線のパルス幅およびパルスエネルギーの違いによる挙動について調べた。前者は10フェムト秒、後者は数十ピコ秒の時間幅のパルスでの励起に対する応答である。これらの結果の比較から、Ｘ線励起によりサブピコ秒の時間スケールでバンドギャップ収縮がみとめられること、および大ピークパワーのＸ線励起時には、数ピコ秒の時間スケールでバンドギャップの底に多くのキャリアが緩和してスペクトル形状が変化する様子が現れた。また、同じ計測条件にて、近赤外域のフェムト秒パルスレーザー励起時の赤外過渡吸収スペクトル変化についての実験データも得た。近赤外域のレーザーはヒ化ガリウムのバンドギャップをわずかに上回る光子エネルギーを有しており、伝導帯の電子分布を直接変化させる効果を観測できる。このとき観測された分布関数形状の応答は、ピコ秒以下であった。そのため、Ｘ線励起時のバンドギャップ近傍のキャリアの分布変化の応答は、直接励起のときに比べて桁で遅くなっていることがわかった。以上の一連の実験結果の解析により、半導体バンドギャップ近傍のキャリアの振る舞いには高エネルギー励起時に特徴的な遅い緩和過程が出現することが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] 可視光プローブ時間分解磁気顕微鏡の開発とXFEL誘起高速磁気ダイナミクスの解析2022
Author(s)
泉瞭, 鈴木基寛, 久保田雄也, 宮西宏併, 富樫格, 大河内拓雄, 松田巌, 山田貴大, 田中義人, 岡部純幸, 久保壮生, 和田哲弥, 鷲尾眞史, 鷲見寿秀
Organizer
第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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[Presentation] XFEL照射によって誘起されるフェムト秒磁気ダイナミクス2022
Author(s)
鈴木基寛, 泉瞭, 岡部純幸, 久保壮生, 堀尾眞史, 鷲見寿秀, 和田哲弥, 久保田雄也, 宮西宏併,富樫格, 松田巌, 大河内拓雄, 山田貴大, 田中義人
Organizer
第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
