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本研究では、基底状態においても電子相関が強く、一体近似が成立しない新規絶縁体材料において、光励起によって生成される電子正孔多体系のダイナミクスを研究する。特に、励起状態に固有の相関効果「動的相関」による秩序形成、光誘起絶縁体-金属転移など、電子状態の光誘起相転移のダイナミクスの解明に焦点を絞り、テラヘルツ域を含む赤外全域をカバーする独自の時間領域分光を行うことによって調べる。
本研究費でバンド幅可変型-体型フェムト秒レーザーを購入し、独自に開発を進めてきた物性測定用の超広帯域テラヘルツ波時間領域分光装置に導入した。これにより、従来とS/Nは同等でありながら一桁程度速いデータ取得に成功した。また、この装置を用いて、MgB_2及びYBCO超伝導薄膜の超伝導ギャップの測定を行った。
一方、テラヘルツ電磁波を物質の励起に用いる非線形分光の開拓や相転移現象の計測を目指して高出力テラヘルツ波発生を行った。誘電体結晶であるLiNbO_3をエミッターとして位相整合条件を満たすように励起光の角度周波数分散および空間パルス面制御を行うなど発生方法の最適化を行い、0.5μJ(ピーク電場強度200kV/cm)の広帯域テラヘルツ光パルスの生成に成功した。また、このテラヘルツ光源は非線形な出力増大を示すことを明らかにし、2次の非線形光学過程が逐次的に起きることがその要因であることをつきとめた。
また、金属-半導体転移及び半導体-半導体転移を起こす特徴的なチタン酸化物であるTi_4O_7を光照射することにより、半導体相から協力現象的に金属が準安定状態として生成されることを初めて見出した。
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