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近年、高密度の電子正孔系が見せる多様な量子物質相と相転移現象が注目されている。このような高密度の量子物質相においては、粒子間相互作用が無視できないものとなっている。相互作用の代表例として、オージェ再結合と呼ばれる無輻射崩壊を伴う多体衝突が挙げられる。本課題で扱う励起子のオージェ再結合とは、多体衝突によって一つの励起子が無輻射崩壊し、残りの励起子が崩壊のエネルギーを引き受けて高温のイオン化状態に移る過程を意味する。本課題では、広範な波長領域をカバーするレーザー分光法を駆使して、オージェ再結合に伴うキャリア発生と励起子の熱化過程のダイナミクスを実験的に追跡し、その機構を理解し多体量子系の学理を深めることを目的としている。本年度は、オージェ再結合に伴うイオン化キャリアの光学検出を試みた。すなわち、亜酸化銅の可視光励起の下での自由キャリアによるマイクロ波の吸収を、時間分解電子スピン共鳴装置を用いて検出することに成功した。自由キャリアの生成の起源を明らかにするため、励起波長を励起子共鳴近傍で掃引しながらマイクロ波吸収強度の変化を測定したところ、通常自由キャリアは発生しないと考えられる励起子の直接励起下でも相当量の吸収が見られ、オージェ再結合に伴うイオン化キャリアが発生していると結論付けられた。励起光強度依存性も合わせて測定し、現在解析を進めている。これらの実験に加え、天然試料の結晶品位の違いによって欠陥発光の強度がどのように異なるかを発光分光の手法を用いて詳細に調べた。
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