| 研究課題/領域番号 |
21K20358
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 分子科学研究所 |
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研究代表者 |
福谷 圭祐 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (10706021)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 励起子絶縁体 / 光電子分光 / 自発的励起子 / 励起子 / 角度分解光電子分光 / 逆光電子分光 / 光電子運動量顕微鏡 / 低次元物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現代の我々の生活を支える半導体は様々な電子機器の動作に不可欠であるだけでなく、光を照射した際に電気を発生させる性質などを応用した太陽光発電や光エレクトロニクスの分野にも極めて重要な物質である。後者は主に半導体に光照射を行った際に一時的に発生する「励起子」と呼ばれる特異な粒子の性質を利用したものであるが、近年この励起子が光照射を行わなくとも自発的に発現する「励起子絶縁体」と呼ばれる新たな物質が発見された。本研究では励起子を構成する電子を直接観測することにより、励起子絶縁体において励起子が自発的に発現するメカニズムの解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
半導体への光照射で生成される不安定な「励起子」は現代の量子デバイスの動作の根本を担う極めて重要な粒子である。 本研究課題の目的は、近年発見された「励起子絶縁体」と呼ばれる物質において発現する永続的な励起子(自発的励起子)の生成メカニズムを解明することである。
本課題においては、これら自発的励起子の生成・消滅の境界線近傍における励起子絶縁体の振る舞いを観測することにより、自発的励起子の生成はある特定の物質環境において段階的に生成され、その過程において、励起子のサイズ・粒子の束縛力に顕著な変化が現れることを突き止めた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題の研究により、自発的励起子がその消失に近づくにつれて、段階的に密度が減少するだけでなく励起子自体のサイズが増大しておりその束縛力の減少が連続的に起こっているであろうとの示唆を得た。これは、自発的励起子がこれまで考えられてきた特殊な物質のみならず、より広く産業応用されている半導体物質等においても物質設計により発生させることが可能であることを示唆する重要な成果であると考える。
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