| 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 |
本年度は主に二つの研究を実施した。
一つは、磁気分光である。多様なハロゲン化金属ペロブスカイト（CH3NH3PbX3, CsPbX3）の磁場下でのバンド端光学特性を研究し、ポーラロン効果による有効質量や励起子束縛エネルギーへの影響を明らかにした。従来の強磁場下での研究ではサイクロトロン周波数がLOフォノン周波数を超えるため、フォノンが電子の運動に追随できず、ポーラロン効果が観測できていなかった。サイクロトロン周波数がLOフォノン周波数以下となる弱磁場において磁気反射測定を行うことで、ランダウ準位の磁場依存性からポーラロン効果による有効質量の増大を定量的に示した。理論計算と組み合わせることでフレーリッヒ相互作用が支配的であることを明らかにした。磁場下では高次励起子遷移も観測が容易になるが、励起子共鳴エネルギーが単純な水素原子モデルから逸脱することが観測された。フレーリッヒ相互作用を考慮したモデル（Hakenモデル）で、このような逸脱を定量的に評価し、励起束縛エネルギーを正確に見積もることに成功した。さらに、CH3NH3PbI3バルク結晶では、磁場下で荷電励起子（トリオン）と考えられる光学応答を観測した。バルク結晶でのトリオンの観測はこれまでほとんど報告されておらず、重要な研究成果である。
二つ目は、励起子微細構造の研究である。低温の斜方晶相では光学禁制な三重項励起子が3つに分裂しているが、この分裂の様相が強弾性ドメインまたは双晶境界において大きく変化することを見出した。境界付近では新たな光学応答も見出され、その起源について議論した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
バンド端光学特性を支配する励起子構造やその磁場依存性についてはほぼ理解できた。バルク結晶でのトリオンの観測など、半導体光物性においてインパクトのある結果が得られたと考えられる。一方で当初想定していたバルクラシュバ効果については否定的な結果が得られており、ナノ構造の活用や外場印加によって反転対称性を破ることでラシュバ効果の観測を目指すことが必要と考えられる。この点についても研究を進める上で必要な情報は得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの結果を踏まえて、ナノ構造の活用や外場印加によって反転対称性の破れを誘起することで、ラシュバ効果の発現を目指す。また、電気的・光学的にユニークなハロゲン化金属ペロブスカイトの特性とラシュバ効果関係を明らかにし、その活用を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナのために旅費を使用しなかった。次年度は可能なら海外出張を含め成果発信のために積極的に学会参加を行いたく、その旅費・参加費に支出したい。
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