2014 Fiscal Year Annual Research Report
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22244036
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
島野 亮 東京大学, 学内共同利用施設等, 教授 (40262042)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電子正孔系 / 量子凝縮 / 電子正孔BCS / 励起子 / ボースアインシュタイン凝縮 / 励起子モット転移 / 超高速現象 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体中に光励起された電子正孔系における量子凝縮相の発現条件の探求と、量子凝縮相と光との相互作用の解明を目的として、以下の研究を進めた。１）長い光励起キャリア寿命を持つ間接遷移型半導体Geにおいて、励起子ボース-アインシュタイン凝縮相から電子正孔BCS状態へのクロスオーバーに密接に関連する励起子モット転移の振る舞いを光ポンプテラヘルツプローブ分光により調べた。準熱平衡状態におけるクーロン力遮蔽、励起子の安定性を明らかにし、励起子イオン化率を指標とする電子正孔の相図を実験により初めて明らかにした。Geでは低温下で電子正孔液滴が形成され、これが量子凝縮相発現の障害となるため、1軸性圧力印加による電子正孔液滴の抑制を行った。この結果、低温下で電子正孔液滴形成を抑制して高密度の励起子を生成できることを示した。２）直接遷移型半導体GaAsを舞台として、励起子共鳴励起による励起子モット転移を調べた。平均励起子間距離が励起子ボーア半径程度となる高密度領域で、光学伝導度のスペクトル重みが、全てが自由なキャリアとして振る舞う場合に比べて、高エネルギー側にシフトする振る舞いが観測された。即ち、プラズマ遮蔽を考慮すれば電子正孔系が金属として振る舞うようなモット密度以上の領域においても、電子正孔間引力による電子相関が発達し、電子正孔系の電気伝導度が低下していることがわかった。今後、この効果が電子正孔BCSペアリングの前兆現象かどうかを明らかにしていく。３）未解明な量子凝縮相と光との相互作用を明らかにするために、ｓ波金属超伝導体のコヒーレントテラヘルツ光応答を調べた。単色テラヘルツ光を超伝導体に照射する実験を系統的に進め、超伝導秩序変数の振幅の時間振動(ヒッグスモード)が電磁波と非線形に結合すること（ヒッグスモード共鳴現象）、このときにテラヘルツ第3高調波が極めて効率よく発生することを発見した。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(25 results)
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[Presentation] Higgs Mode and Terahertz Nonlinear Optics in Superconductors2014
Author(s)
Ryo Shimano, Ryusuke Matsunaga, Yuki Hamada, Arata Sugioka, Hiroyuki Fujita, Kazumasa Makise, Yoshinori Uzawa, Hirotaka Terai, Zhen Wang, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
Organizer
19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP)
Place of Presentation
沖縄コンベンションセンター、沖縄県
Year and Date
2014-07-10 – 2014-07-10
Invited
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