フェムト秒時間分解光電子分光法による半導体価電子正孔系の超高速動力学

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540366
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 金崎 順一 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80204535)
• 研究分担者: 田中 慎一郎 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (00227141)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 半導体 / キャリア動力学 / 時間分解光電子分光 / 正孔 / 励起電子 / フェムト秒レーザー / 超高速現象

研究概要

代表的な半導体について、光励起により生成された非平衡励起キャリア（伝導帯励起電子及び価電子帯正孔）のエネルギー・波数べクトル空間における密度分布の時間発展をフェムト秒時間分解光電子分光法により測定し、キャリア緩和過程の特徴とそれを支配する散乱素過程を明らかにした。伝導帯非平衡励起電子系については、intervalley散乱効率及び準平衡・平衡分布に至る熱化時間を直接的に決定した。さらに、１光子光電子差分分光の手法を新たに開発し、価電子帯における正孔の緩和過程の観察に初めて成功した。これにより、シリコンにおける価電子正孔系の超高速緩和過程とバルク・表面状態間の散乱過程等について直接的知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] An Investigation of Electron-Phonon Coupling via Phonon Dispersion Measurements in Graphite Using Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 巻 ページ: 3031-1-6
  • DOI: 10.10138/srep03031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crucial Roles of Holes in Electronic Bond Rupture on Semiconductor (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuruta, E. Inami, J. Kanasaki, and K. Tanimura
  • 雑誌名: Surfaces Surface Science 巻: 626 巻 ページ: 49-52
  • DOI: 10.1016/j.susc.2014.04.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Capture of the Hot Electron by the Surface Defects on the Si(001) Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 606 巻 ページ: 407-413
  • DOI: 10.1016/j.susc2011.10.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast relaxation of highly excited hot electrons in Si : Roles of the L-X intervalley scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ichibayashi, S. Tanaka, J. Kanasaki, K. Tanimura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 巻 ページ: 235210-1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.235210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning tunneling microscopic studies of laser-induced modifications of Si(001)-(2x1) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yasui, J. Kanasaki
  • 雑誌名: Journal ofApplied Physics 巻: 110 巻 ページ: 103516-1-10
  • DOI: 10.1063/1.3662120
  • 査読あり
• [学会発表] 時間分解光電子分光法による非平衡キャリア動力学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金崎順一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会領域5, 4, 6合同シンポジウム「限界駆動の物質光科学」
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] グラファイトにおける低エネルギー角度分解光電子分光, UVSORシンポジウム (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中慎一郎
  • 学会等名: 自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
  • 発表場所: 愛知県岡崎市
  • 年月日: 2013-12-07
• [学会発表] 半導体における超高速緩和動力学フェムト秒2光子光電子分光による多次元イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 金崎順一
  • 学会等名: Cat-on-Cat新規表面反応研究センターシンポジウム2012
  • 発表場所: 兵庫県立先端科学技術支援センター
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] Photo-Induced Structural Instability Driven by Inttrinsic Carrier Localization on Covalent Semiconductor Surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Kanasaki
  • 学会等名: 13 th International Workshop on Desorption and Dynamics Induced by Electronic Transitions(DIET XIII)
  • 発表場所: Stradford-upon-Avon, UK
  • 年月日: 2012-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] 共有結合性半導体表面における光誘起構造変化-キャリア局在による構造不安定性- (2012)
  • 著者名/発表者名: 金崎順一
  • 学会等名: 九州表面・真空研究会2012(兼第17回九州薄膜表面研究会)
  • 発表場所: 佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター, (佐賀県, 鳥栖市)
  • 年月日: 2012-06-09
  • 招待講演