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多重励起パルスと時間分解コヒーレント分光で制御する電子正孔系の量子ダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 14J03855
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田原 弘量  京都大学, 化学研究所, 助教 (20765276)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords光物性 / 光電流 / コヒーレント制御
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、固体中の電子正孔系を複数の光パルスによって制御し、新たな機能を生み出すことである。昨年度に開発した光電流コヒーレント分光システムを利用し、光電流生成過程の研究を行った。
まず、低温環境下におけるGaAs結晶の光電流生成過程の研究を行った。測定した光電流の超高速時間応答をフーリエ変換することで、光電流生成に寄与する量子状態のスペクトル分布を得ることに成功した。このスペクトルを解析することで、光電流を発生させる3つの過程が存在することが分かった。これら3つの過程は同時に光電流を生成するために従来の手法では解析が困難であったものであり、本研究によって初めて詳細な過程が解明された。温度に対する依存性を測定することで、アクセプタのイオン化に伴って支配的な光電流生成過程が推移することを明らかにした。また、観測された非発光状態が光電流に大きな寄与を与えていることを明らかにした。
次に、太陽電池材料として近年盛んに研究が行われているハロゲン化鉛ペロブスカイトについて、バンドギャップ内局在準位の研究を行った。バンドギャップ内局在準位は発光スペクトルと吸収スペクトルに現れないために観測が困難であり、詳細な物性が理解されていなかった。局在準位を高感度に検出することが可能な光電流コヒーレント分光を用いることで、局在準位が存在することを示し、温度に対する依存性を明らかにした。
これらの研究を通して、複数光パルスによる分光法が固体の光学的・電気的特性を明らかにするための有力な手法になること、さらに光電流生成過程を光パルスによって制御できることを示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Observation of localized states in bulk GaAs using ultrafast photocurrent beat spectroscopy2016

    • Author(s)
      H. Tahara and Y. Kanemitsu
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 032403-032403

    • DOI

      10.7567/apex.9.032403

    • NAID

      210000137820

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Experimental Evidence of Localized Shallow States in Orthorhombic Phase of CH3NH3PbI3 Perovskite Thin Films Revealed by Photocurrent Beat Spectroscopy2016

    • Author(s)
      Hirokazu Tahara, Masaru Endo, Atsushi Wakamiya, and Yoshihiko Kanemitsu
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 120 Issue: 10 Pages: 5347-5352

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b01283

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamical coherent control of photocurrent in bulk GaAs at room temperature2014

    • Author(s)
      Hirokazu Tahara and Yoshihiko Kanemitsu
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.245203

    • NAID

      120005522507

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 位相ロックパルス光電流ビート分光法による鉛ハライドペロブスカイト薄膜の光電流生成機構の研究2016

    • Author(s)
      田原弘量, 遠藤克, 若宮淳志, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 位相ロックパルス光電流分光法によるGaAsのキャリア生成機構の研究2015

    • Author(s)
      田原弘量, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocurrent Coherent Control in GaAs Using Femtosecond Phase-locked Pulses2015

    • Author(s)
      Hirokazu Tahara and Yoshihiko Kanemitsu
    • Organizer
      2015 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC 2015)
    • Place of Presentation
      ミュンヘン国際会議場(ドイツ)
    • Year and Date
      2015-06-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 位相ロックパルスを用いたGaAsの光電流制御2015

    • Author(s)
      田原弘量, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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