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2018 年度 研究成果報告書

超低温極限環境電子状態分光による電子正孔系の量子秩序形成の研究

研究課題

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研究課題/領域番号 26247049
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東京大学

研究代表者

五神 真  東京大学, 本部(総長), 総長 (70161809)

研究分担者 吉岡 孝高  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70451804)
研究協力者 森田 悠介  
小西 邦昭  
嵐田 雄介  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード光物性 / 励起子 / 光電子分光
研究成果の概要

100 mK台の温度において希釈冷凍機への熱線の流入を抑え、中赤外誘導吸収分光を実現し、バルク励起子のボース凝縮を捉えることに成功した。時空間分解発光分光から、極低温下の励起子冷却過程、輸送等の物理を解明した。
高品質ダイヤモンド単結晶において、時間分解紫外発光と中赤外誘導吸収の時間相関分光法を開発し、電子正孔液滴のキャリア密度を評価することに成功した。飛行時間型角度分解光電子分光法を用いて、高収率かつ高分解能での光励起状態計測を可能とするレーザー光電子分光法を開発した。同型の装置では世界最高水準のエネルギー分解能を実現し、半導体やトポロジカル絶縁体の光励起状態の高感度高精度検出を実現した。

自由記述の分野

光物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

極低温領域における精密分光、時間分解分光、吸収分光の開拓に挑戦し、半導体中の高密度電子正孔系が作り出す基底状態、協働現象、動的特性について新たな知見を得た。これにより、バルク半導体での励起子ボース凝縮を直接可視化することに成功し、60年以上の懸案に明確な結論を与えた。また従来の測定法に比べ極めて高収率な光電子分光装置を立ち上げ、高エネルギー分解能測定を実現した。光励起された電子のエネルギーと運動量のダイナミクスを高感度直接観測でき、固体が光励起により示す様々な機能について、電子系の振る舞いを通じて理解する新規手法を得たことは、物理学に限らず光化学など幅広い分野にとって有意義な成果である。

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公開日: 2020-03-30   更新日: 2023-03-23  

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