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コヒーレント光学フォノンの量子性の検証

研究課題

研究課題/領域番号 17540305
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

石岡 邦江  独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ計測センター, 主幹研究員 (30343883)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードコヒーレントフォノン / 半導体 / 超高速現象 / 光物性 / 電子フォノン相互作用 / 固体物理学 / 強光子場
研究概要

本研究では、高強度光子場励起下における半導体・半金属などのコヒーレント光学フォノンの量子干渉に関する実験的な研究を行った。研究代表者らはこれまでビスマスなどの半金属について、強光子場励起下で全対称なフォノンの振幅がピコ秒時間領域で消滅・復活することを示した。本研究ではフォノン消滅・復活の量子性を検証するため、すでに消滅・復活が観測されている半金属ビスマスについて、全対称と反対称振動モードの比較などより詳細な実験を行うとともに、半導体も含めたより広範囲な物質ついて強光子場励起下のコヒーレント格子振動ダイナミクスに関する系統的な実験を行った。その結果、
1.ビスマスにおけるコヒーレントフォノンの励起機構はこれまで考えられてきたような単純なDisplacive Excitationだけでは説明できず、フォノンの対称性によって電子系との相互作用が著しく異なる可能性を明らかにした。実験で得られた励起強度依存性や温度依存性は、ビスマスにおけるコヒーレントフォノンの消滅・復活がダイナミックな量子干渉(ファノ効果)であることを強く示唆している。
2.II-VI族半導体のCdTeでは、コヒーレントフォノンが異常な励起強度依存性を示すことを見いだし、III-V族およびIV族半導体との比較から、これが化合物半導体に特有のコヒーレントフォノン励起機構すなわち表面電場の過渡的スクリーニングに由来することを見出した。
3.サブ10フェムト秒光パルスを用いて、単結晶ダイアモンドの振動数40THzの光学フォノンを時間分解観測することに成功した。偏光依存性と励起強度依存性から、ダイアモンドは電子励起をともなわない、非共鳴誘導ラマン過程によるコヒーレントフォノン生成の典型例であると結論づけられた。
これらの成果は、ポンププローブ反射率測定が半導体や絶縁体中の高振動数のフォノン、およびそれらと光励起キャリアの相互作用の超高速ダイナミクスを研究するうえで有力な実験手法であることを示している。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件)

  • [雑誌論文] Power- and Polarization-Dependences of Coherent Phonons of Tetrahedrally Bonded Semiconductors2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Kitajima, K.Ushida
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn 75,8

      ページ: 84704-84704

    • NAID

      110004799215

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fully symmetric and doubly degenerate coherent phonons in semimetals at low temperature and high excitation : similarities and differences2006

    • 著者名/発表者名
      O.V.Misochko, K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter 18,47

      ページ: 10571-10571

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sub-linear Power Dependence of Coherent Optical Phonon of CdTe2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, J.Irisawa, Y.Hironaka, M.Kitajima, K.Ushida, K.G.Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 45, 12

      ページ: 9111-9111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Temperature Dependence of Coherent Alg and Eg Phonons of Bismuth2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Kitajima, O.V.Misochko
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 100

      ページ: 93501-93501

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coherent Optical Phonons in Diamond2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima, H.Petek
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett 89

      ページ: 231916-231916

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Power- and Polarization-Dependences of Coherent Phonons of Tetrahedrally Bonded Semiconductors2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Kitajima, K.Ushida
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. Vol.75, No.8

      ページ: 84704-84704

    • NAID

      110004799215

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sub-linear Power Dependence of Coherent Optical Phonon of CdTe2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, J.Irisawa, Y.Hironaka, M.Kitajima, K.Ushida, K.G.Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 45, No.12

      ページ: 9111-9114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fully symmetric and doubly degenerate coherent phonons in semimetals at low temperature and high excitation : similarities and differences2006

    • 著者名/発表者名
      O.V.Misochko, K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter Vol. 18, No. 47

      ページ: 10571-10584

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coherent Optical Phonons in Diamond2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima, H.Petek
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 89

      ページ: 231916-231916

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Power- and polarization-Dependences of Coherent Phonos of Tetrahedrally Bonded Semiconductors2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, M.Kitajima, K.Ushida
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 85,8

      ページ: 84704-84704

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Sub-linear Power Dependence of Coherent Optical Phonon of CdTe2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ishioka, J.Irisawa, Y.Hironaka, M.Kitajima, K.Ushida, K.G.Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45,12

      ページ: 9111-9111

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Amplitude beating of coherent phonon in graphite under high intensity photo-excitation2005

    • 著者名/発表者名
      R.Lu, K.Ishioka, O.V.Misochko, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      Surf. Sci. 593

      ページ: 116-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fano interference with the alternating asymmetry parameter in time-domain experiments2005

    • 著者名/発表者名
      O.V.Misochko, K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      JETP Lett. 82, 7

      ページ: 426-426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Amplitude beating of coherent phonon in graphite under high intensity photo-excitation2005

    • 著者名/発表者名
      R.Lu, K.Ishioka, O.V.Misochko, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      Surf. Sci 593

      ページ: 116-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fano interference with the alternating asymmetry parameter in time-domain experiments2005

    • 著者名/発表者名
      O.V.Misochko, K.Ishioka, M.Hase, M.Kitajima
    • 雑誌名

      JETP Lett. Vol. 82, No. 7

      ページ: 426-430

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Amplitude beating of coherent phonon in graphite under high intensity photo-excitation2005

    • 著者名/発表者名
      Lu, Ishioka, Misochko, Hase, Kitajima
    • 雑誌名

      Surface Science 593

      ページ: 116-116

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrafast dynamics of coherent optical phonons and nonequilibrium electrons in transiton metals2005

    • 著者名/発表者名
      Hase, Ishioka, Demsar, Ushida, Kitajiama
    • 雑誌名

      Physical Review B 71

      ページ: 184301-184301

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2020-05-15  

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