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2012 年度 実績報告書

電子正孔・励起子量子凝縮相の光操作と制御

計画研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 20104002
研究機関東京大学

研究代表者

五神 真  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70161809)

研究分担者 中 暢子  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10292830)
研究期間 (年度) 2008-04-01 – 2013-03-31
キーワード光物性 / 物性実験 / 量子エレクトロニクス / 低温物性 / 励起子
研究実績の概要

1. 準熱平衡電子系の物質相解明
歪トラップ中の亜酸化銅パラ励起子について、希釈冷凍機を用いた安定なBEC相の探索を進めた。まず、不均一歪の大きさや勾配を変化させ、様々な深さ・勾配のトラップポンテンシャルを形成したところ、100 mKを下回る世界最低温度の励起子系を実現し、応力印加による励起子-横波音響フォノン相互作用の活性化が当該温度領域への冷却機構に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、急峻なトラップポテンシャルの設定においては、ヘリウム3冷凍機による実験と同様の緩和爆発現象を再現し、安定なBEC状態が形成されるトラップ条件および密度・温度領域の系統的探索を行った。また、ヘリウム温度における歪フリーサンプル中および歪誘起トラップポテンシャル中のパラ励起子について、ライマン分光法を用いた可視化にも成功し、更なる低温域への適用の検討を行った。

2. 量子縮退した電子正孔系の集団励起とそのコヒーレンスの観測
電子正孔系の密度と温度を任意の値に制御できる波数選択励起法を利用して、真性ダイヤモンドにおける電子正孔系の低温高密度相の探索を行った。二個以上の励起子が束縛された多励起子による発光の明確な証拠を捉え、発光スペクトルの系統的な解析によって多励起子が安定に存在する相図上の相境界を明らかにした。また、平成21年度に発見した多励起子束縛状態の考察を深化させ報告を行った。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (63件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (49件) (うち招待講演 12件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Selection rules for angular momentum transfer via impulsive stimulated Raman scattering2013

    • 著者名/発表者名
      T. Higuchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 87 (1) ページ: 013808/1-5

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevA.87.013808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastically sustained population oscillations in high-\beta nanolasers2013

    • 著者名/発表者名
      A. Lebreton
    • 雑誌名

      New J. Phys.

      巻: 15 ページ: 033039/1-12

    • DOI

      DOI: 10.1088/1367-2630/15/3/033039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlated lifetimes of paraexcitons and trapped excitons at oxygen vacancy in cuprous oxide2013

    • 著者名/発表者名
      S. Koirala
    • 雑誌名

      J. Lumin

      巻: 134 ページ: 524-527.

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.jlumin.2012.07.035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relaxation explsion of a quantum degenerate exciton gas in Cu_2O2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshioka
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 14 ページ: 055024 /1-14

    • DOI

      DOI10.1088/1367-2630/14/5/055024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast periodic modulations in the photon correlation of single-mode vertical-cavity surface-emitting lasers2012

    • 著者名/発表者名
      N. Takemura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 85 (5) ページ: 053811/1-5

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevA.85.023811

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of photo-induced terahertz optical activity in metal chiral gratings2012

    • 著者名/発表者名
      N. Kanda
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 37 (17) ページ: 3510-3512

    • DOI

      DOI: 10.1364/OL.37.003510

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz vector beam generation using segmented nonlinear optical crystals with threefold rotational symmetry2012

    • 著者名/発表者名
      R. Imai
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 20 (20) ページ: 21896-21904

    • DOI

      DOI: 10.1364/OE.20.021896

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-power, narrow-band, high-repetition-rate, 5.9 eV coherent light source using passive optical cavity for laser-based angle-resolved photoelectron spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      J. Omachi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 20 (21) ページ: 23542-23552

    • DOI

      DOI: 10.1364/OE.20.023542.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface-plasmon enhanced optical activity in two-dimensional metal chiral networks2012

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 37 (21) ページ: 4446-4448

    • DOI

      DOI: 10.1364/OL.37.004446

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal shift from magnetoplasma resonance to cyclotron resonance of photo-carriers generated from 1s-exciton in cuprous oxide crystal2012

    • 著者名/発表者名
      I. Akimoto
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. B

      巻: 85 ページ: 374

    • DOI

      DOI: 10.1140/epjb/e2012-30618-8

    • 査読あり
  • [学会発表] 高分解能レーザー光電子分光のための共振器増強を用いた高強度高繰り返し狭線幅5.9 eV光源の開発高分解能レーザー光電子分光のための共振器増強を用いた高強度高繰り返し狭線幅5.9 eV光源の開発2013

    • 著者名/発表者名
      大間知潤子
    • 学会等名
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 年月日
      2013-03-30 – 2013-03-30
  • [学会発表] テラヘルツカメラの高感度化と分光感度特性の評価2013

    • 著者名/発表者名
      小西邦昭
    • 学会等名
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 年月日
      2013-03-29 – 2013-03-29
  • [学会発表] Efficient coupling of propagating broadband terahertz radial beams to metal wires2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Zheng
    • 学会等名
      第60 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 年月日
      2013-03-29 – 2013-03-29
  • [学会発表] ダイヤモンドにおける多励起子系の相図2013

    • 著者名/発表者名
      挾間優治
    • 学会等名
      日本物理学会第68 回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島)
    • 年月日
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [学会発表] ダイヤモンド結晶におけるキャリア有効質量の実測2013

    • 著者名/発表者名
      秋元郁子
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [学会発表] ダイヤモンド結晶における光キャリアのサイクロトロン共鳴2013

    • 著者名/発表者名
      深井克行
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-28 – 2013-03-28
  • [学会発表] 三回回転対称金属周期構造を用いた第二次高調波発2013

    • 著者名/発表者名
      小西邦昭
    • 学会等名
      日本物理学会第68 回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [学会発表] 応力印加に起因するサブ100mK の励起子温度の実現2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡孝高
    • 学会等名
      日本物理学会第68 回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [学会発表] ダイヤモンドにおける多励起子系の相図2013

    • 著者名/発表者名
      挾間優治
    • 学会等名
      日本物理学会第68 回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-26 – 2013-03-26
  • [学会発表] 人工キラル構造を用いた光波制御2013

    • 著者名/発表者名
      小西邦昭
    • 学会等名
      先端光量子科学アライアンスセミナー
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2013-03-11 – 2013-03-11
  • [学会発表] Photo-induced ultrafast magnetization dynamics of self-assembled bimetallic nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 学会等名
      SPIE photonics west (Ultradast phenomena and nanophotonics XVII
    • 発表場所
      San Francisco, U.S.A
    • 年月日
      2013-02-04 – 2013-02-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 光と物質の科学の展開2013

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      日本学術会議シンポジウム「物性物理学・一般物理学の未来を語る」
    • 発表場所
      日本学術会議(東京都)
    • 年月日
      2013-01-15 – 2013-01-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 光量子科学の展開2013

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      第5回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京都)
    • 年月日
      2013-01-11 – 2013-01-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工キラル構造を用いた光波制御2013

    • 著者名/発表者名
      小西邦昭
    • 学会等名
      先端光量子科学アライアンスセミナー プログラム「人工ナノ構造の光物性の基礎と光・物質制御への展開」
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2013-01-11 – 2013-01-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端光・量子科学技術による物質光科学の展開2012

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      極限コヒーレント光科学研究センター発足記念ワークショップ「レーザー・放射光融合研究領域の開拓
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県)
    • 年月日
      2012-11-30 – 2012-11-30
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー光科学研究の将来展望2012

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      物性研究所附属極限コヒーレント光科学研究センター発足記念式典
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県)
    • 年月日
      2012-10-03 – 2012-10-03
    • 招待講演
  • [学会発表] The electron-hole liquid in diamond and cyclotron resonance in cuprous oxide2012

    • 著者名/発表者名
      N. Naka
    • 学会等名
      Vortrag in Rahmen des Optikseminars
    • 発表場所
      Rostock, Germany
    • 年月日
      2012-10-02 – 2012-10-02
  • [学会発表] Terahertz optical activity by photo-carriers with chiral pattern2012

    • 著者名/発表者名
      N. Kanda
    • 学会等名
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) (poster)
    • 発表場所
      Wollongong, Austraria
    • 年月日
      2012-09-27 – 2012-09-27
  • [学会発表] Terahertz Vector Beam Generation Using Segmented Nonlinear Optical Crystals with Three-Fold Rotational Symmetry2012

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 学会等名
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) (oral)
    • 発表場所
      Wollongong, Austraria
    • 年月日
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [学会発表] Lifetime effect on the electron-hole phase diagram in diamond2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hazama
    • 学会等名
      11th International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors
    • 発表場所
      Stuttgart, Germany
    • 年月日
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [学会発表] Free-carrier generation by two-photon resonant excitation to the excitonic states in cuprous oxide2012

    • 著者名/発表者名
      N. Naka
    • 学会等名
      11th International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors
    • 発表場所
      Stuttgart, Germany
    • 年月日
      2012-09-25 – 2012-09-25
  • [学会発表] ダイヤモンドの電子正孔液滴相におけるキャリヤ寿命の効果2012

    • 著者名/発表者名
      挾間優治
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-21 – 2012-09-21
  • [学会発表] MnF2 反強磁性ドメインの光による制御2012

    • 著者名/発表者名
      樋口卓也
    • 学会等名
      日本物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [学会発表] 高強度テラヘルツベクトルビーム生成に向けた広帯域テラヘルツ波長板の開発2012

    • 著者名/発表者名
      根本夏紀
    • 学会等名
      日本物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [学会発表] ^6Li-^7Li 混合系における量子凝縮相の実現2012

    • 著者名/発表者名
      富樫康平
    • 学会等名
      日本物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-19 – 2012-09-19
  • [学会発表] 量子カスケードレーザーを用いた亜酸化銅パラ励起子の密度と温度の精密観測2012

    • 著者名/発表者名
      吉岡孝高
    • 学会等名
      日本物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-18
  • [学会発表] 希釈冷凍機を用いた亜酸化銅励起子のBEC 転移の系統的観測22012

    • 著者名/発表者名
      森田悠介
    • 学会等名
      日本物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-18
  • [学会発表] 高強度THz ベクトルビームの発生と2 次元検出2012

    • 著者名/発表者名
      今井亮
    • 学会等名
      応用物理学会2012 年秋季大会 講演奨励賞受賞記念講演
    • 発表場所
      松山大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-12 – 2012-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 水晶板積層構造による広帯域テラヘルツ偏光素子の開発2012

    • 著者名/発表者名
      根本夏紀
    • 学会等名
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      松山大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [学会発表] Self-Assembly and magneto-optical properties of noble metal ferromagnetic2012

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 学会等名
      応用物理学会2012 年秋季大会, JSAP-OSA Joint Symposia
    • 発表場所
      松山大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [学会発表] 共振器構造を用いたテラヘルツ磁気双極子放射の制御2012

    • 著者名/発表者名
      Li Jia
    • 学会等名
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      松山大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-12 – 2012-09-12
  • [学会発表] 半導体の新しい光機能を求めて2012

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      応用物理学会2012 年秋季大会
    • 発表場所
      松山大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-11 – 2012-09-11
  • [学会発表] Search for exciton BEC in a bulk crystal2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      ICSCE (The 6th International Conference on Spontaneous Coherence in Ezcitonic Systems)
    • 発表場所
      California, U.S.A
    • 年月日
      2012-08-30 – 2012-08-30
    • 招待講演
  • [学会発表] BEC Transition of Paraexcitons in a Cu_2O Crystal2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      Condensed Matter Physics Colloquium in University of Science and Technology of China
    • 発表場所
      Hefei, Chaina
    • 年月日
      2012-08-20 – 2012-08-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Production of ultracold paraexcitons in Cu_2O for a stable BEC2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshioka
    • 学会等名
      DYCE International Workshop at Kussharo (oral and poster)
    • 発表場所
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • 年月日
      2012-08-09 – 2012-08-09
  • [学会発表] Second harmonic generation in planar periodic metal nanostructures with threefold rotational symmetry2012

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 学会等名
      DYCE International Workshop at Kussharo (poster)
    • 発表場所
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • 年月日
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [学会発表] Optical control of antiferromagnetic domains in MnF_22012

    • 著者名/発表者名
      T. Higuchi
    • 学会等名
      DYCE International Workshop at Kussharo (poster)
    • 発表場所
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • 年月日
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [学会発表] Low-temperature phases of electron-hole systems in diamond2012

    • 著者名/発表者名
      N. Naka
    • 学会等名
      DYCE International workshop
    • 発表場所
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • 年月日
      2012-08-08 – 2012-08-08
  • [学会発表] 極低温励起子気体のボース・アインシュタイン凝縮転移2012

    • 著者名/発表者名
      五神真
    • 学会等名
      DYCE公開フォーラム-光科学の新しい可能性に挑戦する-(会議主催)
    • 発表場所
      東大小柴ホール(東京都)
    • 年月日
      2012-08-06 – 2012-08-06
  • [学会発表] Fundamental symmetries and polarization control2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      3rd International Workshop NPO 2012 (Nanocarbon Photonics and Optoelectronics)
    • 発表場所
      North Karelia, Finland
    • 年月日
      2012-08-01 – 2012-08-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Free-carrier generation by excitonic collisions studied by a time-resolved cyclotron resonance in cuprous oxide2012

    • 著者名/発表者名
      N. Naka
    • 学会等名
      ICPS'12 (31st International conference on the physics of semiconductors
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2012-07-30 – 2012-07-30
  • [学会発表] Time Resolved Cyclotron Resonance Measurement of Photo-Carriers in Semiconductor by EPR Equipment2012

    • 著者名/発表者名
      I. Akimoto
    • 学会等名
      The 2nd international symposium on electron spin science
    • 発表場所
      ホテル松島大観荘(宮城県)
    • 年月日
      2012-07-23 – 2012-07-23
  • [学会発表] Broadband Circulrly-Polarized THz Pulse Generation by Optical Rectification of Vector-Field Shaped Pulses2012

    • 著者名/発表者名
      K. Konishi
    • 学会等名
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2012-07-13 – 2012-07-13
  • [学会発表] Broadband Circulrly-Polarized THz Pulse Generation by Optical Rectification of Vector-Field Shaped Pulses2012

    • 著者名/発表者名
      M. Sato
    • 学会等名
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2012-07-10 – 2012-07-10
  • [学会発表] Coherent Transfer of Angular Momentum through Impulsive Stimulated Raman Scattering: the Role of Envelope Helicity2012

    • 著者名/発表者名
      T. Higuchi
    • 学会等名
      Ultrafast Phenomena 2012 (oral)
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2012-07-09 – 2012-07-09
  • [学会発表] Temporal shift from magnetoplasma resonance to cyclotron resonance of photo carriers generated from 1s-exciton on cuprous oxide crystal2012

    • 著者名/発表者名
      I. Akimoto
    • 学会等名
      EXCON'12
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2012-07-03 – 2012-07-03
  • [学会発表] Bose-Einstein condensation transition of paraexcitons in a potential trap2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      EXCON 2012 (The 10th International Coference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials)
    • 発表場所
      Groningen, Netherlands
    • 年月日
      2012-07-02 – 2012-07-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Lifetime effect on the electron-hole-droplet formation in diamond2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hazama
    • 学会等名
      EXCON'12
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2012-07-02 – 2012-07-02
  • [学会発表] Search for exciton BEC2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      STAR3: The 3rd Shanghai Tokyo Advanced Research
    • 発表場所
      ヒルトン小田原(神奈川県)
    • 年月日
      2012-05-17 – 2012-05-17
    • 招待講演
  • [図書] Springer2012

    • 著者名/発表者名
      K. Peiponen, A. Zeitler, M. Kuwata-Gonokami (Eds.)
    • 総ページ数
      273-299/672
    • 出版者
      Terahertz Spectroscopy and Imaging (Springer Series in Optical Sciences)
  • [図書] NOVA book "New Developments in Photon and Materials Research"(電子版)2012

    • 著者名/発表者名
      N. Naka
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      TRAILING QUANTUM PHASES IN SOLIDS USING LIGHT-MATTER INTERACTION
  • [備考] 東京大学五神研究室

    • URL

      http://www.gono.t.u-tokyo.ac.jp/

  • [備考] 科研費新学術領域研究(研究領域提案型)「半導体における動的相関電子系の光科学」

    • URL

      http://www.dyce-opt.org/

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公開日: 2018-02-02  

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