高密度電子正孔系のオージェ再結合と熱化ダイナミクス

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21740227
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中 暢子 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10292830)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 光物性

研究概要

高密度の電子正孔系がつくる多様な量子物質相においては、オージェ再結合と呼ばれる無輻射崩壊を伴う多体衝突など、粒子間の相互作用がそのダイナミクスに重要な役割を担っている。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自由キャリアの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、多体量子系の学理を深めることを目的とした。酸化物半導体において、オージェ再結合に伴い発生したイオン化キャリアをナノ秒時間分解サイクロトロン共鳴という新たなスキームで光学検出することに成功するとともに、励起子寿命と欠陥発光の減衰時間に相補的な温度依存性があることを見出し、励起子と自由キャリアが関係する多体効果について定量的な議論を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Time-resolved cyclotron resonance in Cu2O (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Naka, Ikuko Akimoto, Masanobu Shirai, and Ken-ich Kan' no
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 035209-1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.035209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of excitons in a potential trap at ultra-low temperatures : Paraexcitons in Cu2O (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Schwartz, N. Naka, F. Kieselingand H. Stolz
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 14 ページ: 023054-1-28
  • DOI: DOI:10.1088/1367-2630/14/2/023054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paraexcitons of Cu2O confined by a strain trap and high magnetic fields (2011)
  • 著者名/発表者名: Ch. Sandfort, J. Brandt, C. Finke, D. Froehlich, M. Bayer, H. Stolz and N. Naka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 165215-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.165215
  • 査読あり
• [雑誌論文] 亜酸化銅の時間分解サイクロトロン共鳴 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中暢子、秋元郁子、白井正伸、神野賢一
  • 雑誌名: 第20回光物性研究会論文集 ページ: 281-284
  • 査読あり
• [学会発表] 亜酸化銅の励起子生成に伴う自由キャリア発生 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中暢子、虎井真司、秋元郁子、白井正伸
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会関西学院大学
  • 発表場所: 西宮上ケ原キャンパス
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Corelation between free-exciton life time and oxygen vacancy concentration in cuprous oxide natural crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Sandhaya Koirala, Nobuko Naka, and Koichiro Tanaka
  • 学会等名: Links among hierarchies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-02-13
• [学会発表] ダイヤモンドの励起子準位間緩和における波長選択励起の効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 挾間優治、中暢子、田中耕一郎、五神真
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Comparative study on temperature-dependent lifetimes of free and trapped excitons in cuprous oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Sandhaya Koirala, Nobuko Naka, and Koichiro Tanaka
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] 亜酸化銅結晶の時間分解サイクロトロン共鳴II-サイクロトン質量の結晶軸依存性- (2011)
  • 著者名/発表者名: 虎井真司、秋元郁子、中暢子、白井正伸
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 時間分解ESR装置における光励起後早い時間の信号解析-光キャリアのサイクロトロン共鳴観測から- (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋元郁子、中暢子、白井正伸
  • 学会等名: 第50回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Temperature-dependent transients of free and trapped paraexcitons in cuprous oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Sandhaya Koirala, Nobuko Naka, and Koichiro Tanaka
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 亜酸化銅微結晶の励起子空間ダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 北村達矢、中暢子、田中耕一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] ダイヤモンドの励起子微細構造と準位間緩和 (2011)
  • 著者名/発表者名: 挾間優治、中暢子、五神真、田中耕一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 亜酸化銅における光キャリアの時間分解サイクロトロン共鳴-励起波長依存性- (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋元郁子、中暢子、白井正伸
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Wave-vector-dependent intra-excitonic transition rate in diamond (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hazama, Nobuko Naka, Makoto Kuwata-Gonokami, Koichiro Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Correlation Effects in Radiation Fields
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Exciton dynamics in potential traps and the possibility of Bose-Einstein condensation (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Schwartz, D. Semkat, S. Sonkowiak, H. Stolz, N. Naka, J. Brandt, D. Froehlich, M. Bayer, Th. Koch, H. Fehske
  • 学会等名: Inter-national Conference on Correlation Effects in Radiation Fields
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Exciton-exciton scattering studied by time-resolved cyclotron resonance (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Naka, Ikuko Akimoto, and Masanobu Shirai
  • 学会等名: International Conference on Correlation Effects in Radiation Fields
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Temperature dependent lifetimes of paraexcitons and excitons trapped at oxygen vacancies in cuprous oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Sandhaya Koirala, Nobuko Naka, and Koichiro Tanaka
  • 学会等名: Inter-national Conference on Luminescence
  • 発表場所: Ann Arbor, Michigan, USA
  • 年月日: 2011-06-28
• [学会発表] Christian Sand fort, and Heinrich Stolz Exciton dynamics in potential traps and the possibility of Bose-Einstein condensation (2011)
  • 著者名/発表者名: Rico Schwartz, Nobuko Naka, Dietmar Froehlich, Jan Brandt
  • 学会等名: 75 Annual Meeting of the Deutsche Physikalische Gesellschaft
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] Temperature dependence of decay time due to excitons bound by oxygen vacancy in Cu2O (2011)
  • 著者名/発表者名: Sandhaya Koirala, Nobuko Naka, and Koichiro Tanaka
  • 学会等名: GCOEシンポジウム「フロンティア開拓」
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] 時間分解ESR装置を用いた光キャリアのサイクロトロン共鳴観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 秋元郁子、中暢子、白井正伸、神野賢一
  • 学会等名: 第49回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学豊田講堂シンポジオンホール
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] High resolution spectroscopy of trapped 1S excitons in Cu2O at high magnetic fields (2010)
  • 著者名/発表者名: Christoph Finke, Dietmar Froehlich, Jan Brandt, Christian Sandfort, Manfred Bayer, Heinrich Stolz and Nobuko Naka
  • 学会等名: NOEKS10
  • 発表場所: Paderborn, Germany
  • 年月日: 2010-08-17
• [学会発表] Ultra low temperature thermodynamics and spectroscopy of excitons in cuprous oxide confined in potential traps (2010)
  • 著者名/発表者名: Rico Schwartz, Nobuko Naka, DietmarFroehlich, Jan Brandt, Christian Sandfort, and Heinrich Stolz
  • 学会等名: NOEKS10
  • 発表場所: Paderborn, Germany
  • 年月日: 2010-08-16
• [学会発表] Cyclotron resonance in cuprous oxide studied in a time-resolved regime (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Naka, I. Akimoto, M. Shirai, and K. Kan' no
  • 学会等名: ICPS2010
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-30
• [学会発表] 時間分解ESRによる亜酸化銅のサイクロトロン共鳴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中暢子、秋元郁子、白井正伸、神野賢一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 亜酸化銅の時間分解サイクロトロン共鳴 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中暢子、秋元郁子、白井正伸、神野賢一
  • 学会等名: 第20回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2009-12-12
• [備考]
  • URL: http://www.hikari.scphys.kyoto-u.ac.jp/jp/index.php?Nobuko%20Naka