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二次元電子系における極限的強電場下のキャリアダイナミクスの解明と高次高調波制御

研究課題

研究課題/領域番号 20J14615
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関京都大学

研究代表者

佐成 晏之  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2021年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード非線形光学 / 超高速現象 / 高次高調波発生
研究開始時の研究の概要

本研究では、特異な電子状態を持つ固体結晶や原子層物質と高強度レーザーによる光電場制御技術を融合し、高次高調波発生の理解の深化と応用展開を図ることを目指す。複数のレーザーパルス電場を用いて固体バンド上におけるキャリアの運動を制御し、発生する高調波の発生効率や偏光状態の制御性を模索し、新規現象の探求と機構解明を行う。

研究実績の概要

近年、レーザーの高強度化が進み、物質と光を非常に強く相互作用させ極端な非線形光学応答が観測できるようになったことで、固体からの高次高調波発生という現象が注目されている。しかし、励起光によって物質中に発生する非線形電流におけるキャリアダイナミクスと高次高調波発生の相関は未解明な点が多い。そこで本研究では、固体高次高調波発生における非線形電流の超高速ダイナミクスや発生メカニズムの解明および入射する光電場を操作し、二次元的なキャリアの運動を制御することで高次高調波発生の偏光や効率の制御性の解明を行うことを目的として研究を進めている。
本年度は、固体における高次高調波の重要な発生源である非線形電流の起源について、ハライドペロブスカイト半導体CH3NH3PbCl3と層状半導体GaSeに対して実験的研究を行った。ペロブスカイト半導体を用いた高調波発生から、励起過程における超高速キャリアダイナミクスを解明し、GaSeを用いた2色直交偏光励起による高次高調波発生の研究からは、二次元的なキャリア運動と高調波の相関を解明した。2色の励起光を相対位相を制御して同時に物質に照射し、高次高調波発生を行う実験系を自身で構築し、マルチプレート法による励起光のパルス圧縮にも取り組んだ。得られた成果は、固体高次高調波発生における非線形電流の発生メカニズムの理解の深化や、高調波の偏光制御や光スイッチングなどの光技術に寄与する。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Modifying angular and polarization selection rules of high-order harmonics by controlling electron trajectories in k-space2020

    • 著者名/発表者名
      Sanari Yasuyuki、Otobe Tomohito、Kanemitsu Yoshihiko、Hirori Hideki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 3069-3069

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16875-5

    • NAID

      120006861148

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of virtual band population for high harmonic generation in solids2020

    • 著者名/発表者名
      Sanari Yasuyuki、Hirori Hideki、Aharen Tomoko、Tahara Hirokazu、Shinohara Yasushi、Ishikawa Kenichi L.、Otobe Tomohito、Xia Peiyu、Ishii Nobuhisa、Itatani Jiro、Sato Shunsuke A.、Kanemitsu Yoshihiko
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 4 ページ: 041125-041125

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.041125

    • NAID

      120006876570

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 位相制御された2色直交偏光励起による固体からの高次高調波発生2020

    • 著者名/発表者名
      佐成晏之, 田原弘量, 佐藤駿丞, 金光義彦, 廣理英基
    • 学会等名
      2020年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2色直交偏光励起による非線形電流の操作と固体高次高調波の制御2020

    • 著者名/発表者名
      佐成 晏之, 乙部 智仁, 金光 義彦, 廣理 英基
    • 学会等名
      2020年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] コヒーレント光生成装置2020

    • 発明者名
      金光義彦、廣理英基、佐成晏之、乙部智仁
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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