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2010 年度 実績報告書

テラヘルツ光駆動半導体超格子における光着衣電子・正孔系の多体問題

公募研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 21104504
研究機関筑波大学

研究代表者

日野 健一  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (90228742)

キーワード励起子光物性 / 量子多体系 / 半導体超格子 / 非線形光学応答 / フロケ状態 / 動的ファノ共鳴
研究概要

本年度は、前年度に引き続き、光着衣電子および光着衣励起子の擬エネルギー構造の解析を行った。とりわけ、後者においては、Bloch周波数とTHz波周波数の比γに対する崩壊メカニズムの相違を理解することを目指した。
光着衣電子に関しては、R行列フロケ理論を適用することによって、光着衣電子単体の問題を多チャンネル散乱問題に帰着して、駆動レーザーの強さに依存しない統一的方法が確立されている(前年度研究成果)。これによると、光着衣電子状態は、THz波強度が大きくなるにつれて、フォトンサイドバンド間のac-Zenerトンネリングを介してより短寿命で崩壊することが見出された。特に、最も特徴的な動的局在状態では、擬エネルギーが縮退した複数のフロケ状態がponderomotive結合を介して相互作用し、ファノ型の崩壊(動的ファノ共鳴)を引き起こすことが分かった。
しかしながら、これらの崩壊寿命を示す有効状態密度(遅延時間スペクトル)の振る舞いは、上記の比γによって大きく異なることが新たに見出された。特に、γが整数と有理数とでは、フォトンサイドバンド間結合の強さの相違から、その振る舞いは全く異なる。さらに、結合が強いγが整数でも、γ=1の場合とγ>1を比較すると、前者のスペクトルは極めて複雑な共鳴構造を表すことが分かった。これは、γ=1の場合、フォトンサイドバンド間結合の強さが、光着衣電子のBloch運動量に依存して大きく異なるためであろうと推察している。また、γが有理数の場合でも、THz波強度に対して寿命が単調に減少する訳ではなく、振動的挙動を示すことも見出された。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Resonance Structure of Dynamic FractionalStark Ladders in Laser-Driven Biased Superlattices2011

    • 著者名/発表者名
      T.Karasawa, N.Maeshima, K.Hino
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 151 ページ: 392-396

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced coherent oscillations in the one-dimensional two-orbital Hubbard model2010

    • 著者名/発表者名
      N.Maeshima, K.Hino, K.Yonemitsu
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 110615(R)(4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability of dynamic localization in the intense terahertz-driven semiconductor Wannier-Stark ladder due to the dynamic Fano resonance2010

    • 著者名/発表者名
      A.Kukuu, T.Amano, T.Karasawa, N.Maeshima, K.Hino
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 115315(9)

    • 査読あり
  • [学会発表] Resonance structure and stability of intense terahertz-driven semiconductor Wannier-Stark ladder2010

    • 著者名/発表者名
      T.Karasawa, A.Kukuu, T.Amano, N.Maeshima, K.Hino
    • 学会等名
      International Conference of Excitonic Processes 2010 (EXCON'10)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia(招待講演)
    • 年月日
      20100711-20100716
  • [図書] Exciton Fano Resonance in Semiconductor Heterostructures and its Related Phenomena in "Exciton Quasiparticles : Theory, Dynamics and Applications"2011

    • 著者名/発表者名
      K.Hino, M.Hase, N.Maeshima
    • 出版者
      Nova Science Publishers(印刷中)

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公開日: 2012-07-19  

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