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半導体中に生成された励起子系が示すテラヘルツ光吸収スペクトルを、クーロン相互作用する電子正孔2バンドモデルに基づいて理論的に解析した。この理論の特徴は、スペクトルの励起子密度依存性が議論できる点である。今年度は、バンド間遷移に伴う可視光吸収スペクトルを求める理論を開発した。これによって、半導体中に生成された電子正孔多体系の性質を可視光およびテラヘルツ光吸収の両面から理論的に解析することが可能になった。
本研究課題で開発したこれらのプログラムを用いて励起子モット転移を議論した。半導体中に生成された電子と正孔は、十分低密度の場合、クーロン相互作用のために励起子と呼はれる束縛状熊を作るが、密度の上昇とともに遮蔽効果が顕在化するため、ある密度を境界に束縛状態を形成することができなくなると考えられている。励起子モット転移と呼ばれるこの現象は、これまで可視光吸収の観点から調べられてきたが、転移温度や密度が定義できる通常の相転移なのか、それとも徐々に状態が移り変わるのかなど、いまだ多くの事が明らかにされていない。励起子のボーズアインシュタイン凝縮(BEC)は励起子モット転移の近傍で起こるものと予想されているため、励起子モット転移近傍における物性の理解は、励起子BECの探索にとって不可欠であると考えられている。
本研究では、励起子ライマンスペクトルが励起子密度を変化させることによってどのように変化してゆくか詳細に調べ、その密度依存性がち励起子モット転移密度を算出する理論式を導出した。この結果は励起子BEC探索に資するものと期待される。
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