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本研究では、光学顕微鏡による空間分解イメージング分光および高出力波長可変フェムト秒レーザーを用いた時間分解分光の手法により、半導体ナノ構造の基礎光学物性と高密度励起状態の空間的・時間的なダイナミクスの研究を行った。ナノ粒子やカーボンナノチューブなどの特色ある半導体ナノ構造の基礎光物性解明および新しい光機能の開拓を行った。これまでサイズ揺らぎなどのナノ構造固有の不均一性に隠れていた光学現象・高密度励起現象を時間および空間分解イメージング分光を駆使して明らかにすることにより、新しいナノ物質光科学の開拓を目指した。初年度には、試料の作製、空間分解分光、時間分解分光など本実験遂行に必要な技術・手法を確立させた。サイズの揃ったII-VI族半導体ナノ粒子を自己組織化により石英などの基板上に配列させた新しいナノ粒子超構造などの作製を行った。また、ナノ粒子やカーボンナノチューブなどの単一ナノ構造の分光が可能な試料作製法を確立した。二年度目には、それら確立させた技術を利用して、ナノ粒子などの特色ある半導体ナノ構造における高密度光励起状態の研究を行った。また、構築した装置の改良・最適化を行い、測定できる波長および温度の範囲を広めた装置に拡張した。特に、光学顕微鏡の空間分解能と検出感度のバランスを考慮した時間分解分光を行うために、光学顕微鏡とフェムト秒レーザーとを組み合わせた分光システムの改良を進めた。ナノ空間イメージング分光や磁気光学分光により、これまでは構造の不均一性に隠れていた光学現象の新たな発見に努めた。さらに精密時空間分解分光測定およびスペクトル解析により、低次元系における励起子多体効果・高密度励起効果を定量的に議論した。
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