Development of operando atto-time resolved measurements

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02703
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kato Keiko 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40455267)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小栗 克弥 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 部長 (10374068) ; 国橋 要司 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (40728193) ; 増子 拓紀 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60649664)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アト秒 / 時間分解 / ダイナミクス / キャリア / フォノン

Outline of Final Research Achievements

To clarify electron and hole dynamics in functional devices under operation (in-operando measurements), we have developed time-resolved measurements with atto-second pulses, whose pulse duration is on the order of 10＾(-18) second. To get rid of requirements for samples in atto-time resolved measurements, we have developed highly-sensitive transient reflection measurements in extreme ultra-violet region. We observed carrier dynamics in bismuth film in extreme ultra-violet region, and also observed ultrafast carrier and phonon dynamics in diamond. The present result will be one of essential technologies for making atto-second time-resolved measurements a general analytical method.

Free Research Field

時間分解分光

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

21世紀に入り実現されたアト秒(10＾(-18)秒)パルス光は極限的な時間分解能を有した光源であり、物質内部で起きるすべての誘電分極―電子・原子・配向―の実時間観測を可能とした。本研究で開発したアト秒時間分解反射計測装置によれば、試料形状を問わず、動作環境下(オペランド)にあるデバイスを対象とした計測が可能となる。動作環境下にあるデバイス中の電子・正孔の生成・緩和和過程の実時間観測を通じてデバイスの動作機構を解明し、性能向上や新機能発現のための指針を提供することで、エネルギー問題・環境問題に直面している産業・実社会への貢献する。