2019 Fiscal Year Research-status Report
金属相および相転移点近傍における高次高調波を用いた非平衡電子状態の研究
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19K14632
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
内田 健人 京都大学, 理学研究科, 特定助教 (40825634)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高次高調波発生 / 極端非線形光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は従来の光学系を利用した薄膜金属・半導体における高調波の研究および、新たに反射型高調波測定系を構築し、バルクの相転移材料系における高調波の研究を共同研究者とともに行った。
常温において金属相である薄膜NbSe2においては、高調波のメカニズムがバンド内をブロッホ電子が運動することによるバンド内電流の寄与が支配的であること、また金属中での高速な散乱により数千Kの高温なキャリアが生成され可視域に輻射が観測されることを明らかにした。また狭ギャップ半導体である黒リンにおいては、黒リンの遷移双極子の運動量空間分布を反映した高調波が生じているおり、3ステップモデルで光照射下の電子ダイナミスを良く記述できることを明らかにした。
また、反射型高調波測定システムでは、共同研究者とともに温度を変えることで金属から電荷秩序を伴った絶縁体へと相転移を生じるTi4O7において高調波の温度依存性を測定した。金属から絶縁体への相転移に伴って5次高次高調波の発生効率が強度比で数十倍以上に増強され、それに伴って結晶方位依存性が質的に変化することを見出した。相転移に伴う変化は、電子状態の変化に伴って高強度光駆動下での非線形電流の発生メカニズムも変化していることを示唆しており、高次高調波が電子状態のプローブとして有用であることを明らかにした。
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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
当初の予定である冷凍機を組み合わせた反射型光学系の構築を行い、不透明なバルク試料において低温における高調波測定を可能にした。また、薄膜金属や相転移材料における高調波測定を行って、その発生メカニズムの重要な知見を得た。金属材料に共通してみられる性質や、相転移による高調波効率の変化などを示すことができたのは大きな進展である。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られた知見をもとに、電場駆動下での駆動周期より高速な応答の手段として超短パルスを導入した中赤外励起近赤外プローブの実験系を構築し、金属および相転移材料における高強度電場駆動下のダイナミクスを明らかにする。これと並行して、駆動周期よりもゆるやかなダイナミクスを検出する手段として、テラヘルツ放射実験系の構築を行い。光誘起相転移にともなった伝導状態変化の検出をめざす計画である。
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| Causes of Carryover |
計画していた出張予定が新型肺炎の影響により中止となったため
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Research Products
(10 results)
