| 研究課題/領域番号 |
19K03683
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
山田 泰裕 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (50532636)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ハロゲン化金属ペロブスカイト |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、磁場下における時間分解発光分光およびカー回転分光によってスピンに依存した光学特性やスピン緩和ダイナミクスを明らかにすることで、ハロゲン化鉛ペロブスカイトを舞台とした新しい光物性・スピン物性の研究展開を行う。本年度は特に、時空間分解発光分光によるスピン緩和機構の研究を進めたほか、磁気反射分光によるバンド端近傍の光学特性の研究を行った。
磁気反射分光においては、多様な組成の試料に対して高次励起子遷移やランダウ準位の観測に成功し、バンドギャップエネルギー、励起子束縛エネルギー、換算質量、有効誘電率などの重要なバンド短光学パラメータ―の決定に成功した。昨年度観測に成功した荷電励起子遷移についても研究を進めた。
また、昨年度までに偏光/時間/空間分解発光分光によって、従来報告されているよりも極めて長いスピン緩和時間を観測しており、その起源解明を進めた。CsPbBr3高品質単結晶の作製に成功し、これを用いて研究を進め、空間分解分光と組み合わせることで強弾性ドメインの影響を排除して高精度な光学測定を実現した。その結果、従来の半導体よりはるかに大きい三重項励起子の分裂を観測し、これがスピン緩和機構に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、光ホール測定による電子・正孔移動度の同時測定を行い、電気伝導特性の観点からも光キャリアの性質を明らかにした。
これらの研究成果を基に、ラシュバ効果とハロゲン化鉛ペロブスカイトの光学特性の関係について検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度は、従来の半導体にはない巨大な三重項励起子の分裂を観測した。このことはハロゲン化鉛ペロブスカイトのユニークなスピン物性を明らかにするうえで重要な知見である。特に、スピン緩和機構においては従来の研究ではこの効果が全く無視されており、励起子微細構造分裂の発見とその影響の評価は大きな成果であると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究において、光学許容な三重項励起子の微細構造分裂とそのスピン緩和への影響が明らかになった。本研究の目的であるラシュバ効果とのかかわりを考えると、光学禁制な一重項励起子状態を研究することが重要であると考えられる。そのため、磁気分光によって光学禁制な一重項励起子の研究を進めたいと考えている。そのためにはより高品質な単結晶の作製、高分解能な分光システムの構築が求められる。これらを進めて、ラシュバ効果とハロゲン化鉛ペロブスカイトの光学特性の関係について明確な結論を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の影響で研究活動の遂行が予定通りに進まなかった。特に旅費については一切使用することがなく、このことが大きな差額の一因である。次年度は、博士研究員の雇用によって一気に研究を進める計画である。
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