2014 Fiscal Year Research-status Report
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25400330
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
萱沼 洋輔 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (80124569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 一隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (20302979)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ブロッホ状態 / 位相干渉効果 / 外場駆動 / 位相ロック２連パルス / バンドギャップ制御 / ディラック電子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) バルク固体電子状態の位相ロック２連パルスによる制御と測定の理論
アト秒精度で位相制御された２連パルス照射により、バルク固体のブロッホ電子ダイナミクスを制御・計測する手法の理論的枠組みを構築した。固体結晶に固有のコヒーレントフォノンに位相記憶を焼き付けることで、過渡反射を利用したポンプ・プローブ法による計測が可能となる。短パルスによるバンド間励起の場合、ブロッホバンドの広がりによる不均一幅の位相緩和が問題となりうるが、コヒーレントフォノン計測では、これがある程度除去でき、またパルスのスペクトルを整形することでより精度が高まることを明らかにした。室温のGaAsで、予備的実験とその理論解析に成功している。
(2)コヒーレントフォノンのスペクトル分解反射計測の理論
10fs以下の長短パルスによるダイヤモンドの透明域励起コヒーレントフォノン生成とスペクトル分解反射計測の実験に対し、誘電関数を用いた理論を構築した。プローブパルスの高エネルギー側と低エネルギー側にフォノン振動のピークが現れ、振動位相が反対称になることが示せる。ただし、実測によればこの予測からのずれも観測され、パルス内の位相シフトによるものと同定できる。
(3) ディラック電子のコヒーレント制御
グラフェンを主な対象として、ディラック点近傍のバンド形状を外部振動電場により制御する理論を作った。外部電場の偏光を円偏光から楕円偏光、直線偏光と変えることで、バンドギャップを持つ２次元系、トラフ状のバンド絶縁体、楔状のゼロギャップ状態など新規な電子状態が作れることを見出した。
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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
所期の目的の一つであったブロッホ電子ダイナミクスの振動外場による制御に関しては、ほぼ数値計算および理論解析を終了しているが、論文作成が遅れている。これはもう一つの目的であった、コヒーレントフォノンの量子理論の構築が、実験の進展にともなって緊急性を帯びてきたためである。
一方、振動外場が固体電子に及ぼす影響の一つに、バンドギャップの形成・消滅がある。これに関して、グラフェンを代表とする２次元ディラック電子のバンド制御を研究開始した。こちらも緊急性を要するテーマであるが、国際会議で発表が決まっており、計算結果のとりまとめと論文作成を急ぐ予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間の最終年にあたり、まずこれまでの成果のとりまとめと論文作成に移る。
一方、振動的外場によるブロッホ電子の制御理論構築を目的とした本研究課題は、光による固体研究の各分野に関連があり、かつグラフェンやトポロジカル絶縁体など最近の話題とも密接に関係する。このために大きく発展する方向性もあり、論文作成による「収束」と「展開」の双方を追及する予定である。
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| Causes of Carryover |
予定していたレーザープリンタの購入を延期したために若干の余りが生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に成果発表のための国内・国外旅費に充てる予定である。消耗品（プリンターインク、プリント用紙、書籍、パソコン関連電子機器など）は研究の進捗に応じて必要なものを適宜購入する。
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