2023 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of evaluation methods for the physical properties of ferroelectrics using coherent state of the elementary excitation and the device applications
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19H05618
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
藤村 紀文 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (50199361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 武 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30405344)
是枝 聡肇 立命館大学, 理工学部, 教授 (40323878)
佐藤 琢哉 東京工業大学, 理学院, 教授 (40451885)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 素励起 / コヒーレント状態 / 急峻スイッチトランジスタ / 負性容量 / 電気熱量効果 / 熱マネジメントデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「急峻スイッチ（負性容量）FET動作の新しい物理描像」として，強誘電体/半導体界面における減分極電界と半導体表面に形成する空乏層の形成の影響であることを明らかにした．また，その機構解明に対して重要な情報である「分極保持中の内部電荷移動」の正確な評価法を開発した．強誘電体にフェムト秒レーザーを照射してコヒーレントフォノンや，フォノンと電磁波との結合であるフォノン・ポラリトンを励起させ，その試料内空間のTHz放射の時間分解イメージングに初めて成功した．これより，フォノン・ポラリトンは2次非線形光学効果である差周波発生で励起されたことやポンプ光偏光やプローブ光偏光によって常波と異常波を選択的に励起・検出できることを見出した．マルチフェロイック物質BiFeO3 (111)単結晶においては，マグノンモードとフォノン・ポラリトンの励起とその空間伝播を観測し，詳細な時空間マップを3次元フーリエ変換することにより，周波数と波数の分散関係の時間変化を得た．励起後50 psまではフォノン・ポラリトンが支配的だが，励起後100psにはフォノン・ポラリトンは計測エリアの外に伝播し，マグノン・ポラリトンのみが残る様子が観測された．これは新しい素励起の評価方法であり，その空間マッピングは極めて貴重な情報である．「コヒーレントな熱波動」に関して、ピコ秒パルスレーザーを用いたインパルシブ誘導ブリルアン散乱と，より高周波数の熱波動に対応した実験系によって取り組み，SrTiO3において，高温部における熱拡散（指数減衰）の振る舞いが臨界減衰を経て数回以上振動する熱波動へと変化する様子を初めて捉えた．この励起は温度場の変調であるにも関わらず単色性と指向性を持っており，レーザーによって誘導された「コヒーレントな熱波動」である． また，熱ダイオードのシミュレーションでは熱波動の内部全反射を利用した一方向性デバイスのデモンストレーションに成功した.
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Chiral Phonons in Chiral Materials by Circularly Polarized Raman Spectroscopy2023
Author(s)
T. Satoh, K. Ishito, H. Mao, Y. Kousaka, Y. Togawa, S. Iwasaki, K. Kobayashi, T. Zhang, S. Murakami, H. Kusunose, and J. Kishine
Organizer
17th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter (Phonons 2023)
Int'l Joint Research
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