位相共役波による励起子分子系のボ-ズ凝縮相の探査

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05402008
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長澤 信方 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50004437)
• 研究分担者: 蓮尾 昌裕 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40218433)
• キーワード: 半導体 / 励起子 / 励起子分子 / ボ-ズ凝縮 / 位相共役波 / 非線形光学

研究概要

半導体結晶中の電子的素励起である励起子や励起子分子は、近似的にボ-ズ粒子と見做される。レーザー光の様な光子密度の高い光で結晶を励起してこれらの粒子を高密度に作ると、ある密度でボ-ズ凝縮が起こると言われている。本研究の目的はこの解釈の妥当性を実験的に吟味することである。
平成7年度の研究実績は以下のとおりである。
1.塩化第一銅の励起子、励起子分子系において
(1)励起子分子発光のスペクトル解析より、インコヒーレントな励起子分子がある条件のもとではボ-ズ・アインシュタイン分布をしていることが確認された。
(2)位相共役波の増大とそれと類似の条件での励起子分子発光のスペクトル解析より、位相共役波の増大は励起子分子系の密度がボ-ズ・アインシュタイン凝縮の臨界密度を越えているときに起こることが分かった。
(3)インコヒーレントな励起子分子生成下での位相共役波信号の100%の増大を達成した。
なお、これらの成果については、6月フランス・ストラスブルクで行われたボ-ズ・アインシュタイン凝縮の国際集会および11月東京大学物性研究所で行われたレーザー物理の国際集会で報告された。
(4)励起子分子の二光子吸収過程に関する新しい理論を実験的に検証し、励起子分子の分散関係に関しても精密な測定を試みた。このことより、励起子分子の二励起子ポラリトン崩壊機構を再考し、その効果と励起子分子のボ-ズ凝縮と観測されている光学現象との関係を検討している。
2.亜酸鉛化銅の励起子系において
(1)励起子のフォノンサイドバンド発光のスペクトル解析より、オルソ励起子がボ-ズ・アインシュタイン分布にのり、通常観測されている密度の上昇とともに生じるボ-ズ・アインシュタイン凝縮臨界条件への漸近が確認された。
(2)同上の測定よりパラ励起子のケミカルポテンシャルが0となることが確認された。
これらの成果については、11月東京大学物性研究所で行われたレーザー物理の国際集会で報告された。

研究成果

• [文献書誌] M.Hasuo and N.Nagasawa: "BEC of Biexcitons in CuCl" ‘Bose-Einstein condensation',ed.by A.Griffin,D.W.Snoke and S.Stringari,Cambridge Univ.Press. 487-495 (1995)
• [文献書誌] K.Saito et.al.,: "Band Gap Energy and Binding Energies of Z_3-Excitons in CuCl" Solid State Commun.94. 33-35 (1995)
• [文献書誌] M.Hasuo et.al.,: "Experimental Verification of the New Model for the Two-Photon Absorption of Biexcitons in CuCl" phys.stat.sol.(b). 188. 77-81 (1995)
• [文献書誌] A.L.Ivanov et.al.,: "Two-Photon Generation of Excitonic Molecules in CuCl:An Exactly Solvable Model and High-Precision Experiments" Phys.Rev.B. 52. 11017-11033 (1995)
• [文献書誌] S.Kono et.al.,: "Coherent Optical Processes of 1s Ortho-Excitons in Cu_2O by Two-Photon Excitation" Solid State Commun.(in print).
• [文献書誌] H.Matsumot et.al.,: "Revised Interest on Yellow-Exciton Series in Cu_2O:An Experimental Aspect" Solid State Commun.(in print).