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2013 年度 実績報告書

電子スピンのコヒーレント初期化の研究

公募研究

研究領域量子サイバネティクス - 量子制御の融合的研究と量子計算への展開
研究課題/領域番号 24102702
研究機関筑波大学

研究代表者

舛本 泰章  筑波大学, 名誉教授 (60111580)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードZnO / 電子スピン / トリオン / 時間分解カー回転 / コヒーレント初期化
研究概要

<ZnO:Gaのトリオン共鳴カー回転>
核スピンがゼロになる核の自然存在比が大きいため長いスピン緩和時間T2*=12nsを持つZnO薄膜中のGaドナー(濃度6×1017cm-3)により与えられた局在電子からトリオンを生成する共鳴励起によるスピン初期化の過程を調べた。すでにフェムト秒時間分解カー回転測定法では共鳴スピン増幅を用いて長い緩和時間T2*=12nsを精度よく求めたが、スペクトル幅が0.2meVと狭いピコ秒パルス(2ps)を使った時間分解カー回転測定法を用いて、A励起子の低エネルギー側の裾でレーザーエネルギーを変えてカー回転を調べると、A励起子とD0X共鳴エネルギー近傍で電子のカー回転信号(磁場0.5Tのとき周期74ps)が符号を変えながら増強される。特にD0X共鳴エネルギー近傍では、D0Xの発光ピークおよびその2meV-4meVほど低エネルギーでも電子のカー回転信号が増強される。さらにD0X共鳴エネルギー近傍では、120fsの時間分解カー回転測定法で全く見えなかった電子の才差運動以外の微細な振動構造(周期19ps)がカー回転信号の立ち上がり部分に観測された。
<CdS量子ドットの電荷移動とスピンディフェージング>
高効率量子ドット太陽電池においては極めて重要な要素であるCdS量子ドット(平均直径=2.8nm)から電子輸送TiO2ナノ粒子や正孔輸送ポリマー分子への高速電荷移動を、室温で時間分解ファラディ回転を用いて異なるg因子を持つ電子、正孔や励起子による信号を分離してスピン歳差運動とディフェージングを測定した。時間分解ファラディ回転信号はg=1.95の局在電子の歳差運動がもたらす減衰振動成分と正孔・励起子のg因子の異方性がもたらす非振動成分からなり、室温でT2*=0.35nsの量子ドット集団にある局在電子のスピンディフェージングと正孔輸送ポリマーへの正孔が少しゆっくり移動しているのが観測された。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrafast carrier dynamics in CuInS2 quantum dots2014

    • 著者名/発表者名
      Jianhui Sun, Dehua Zhu, Jialong Zhao, Michio Ikezawa, Xiuying Wang, Yasuaki Masumoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 ページ: 023118-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4862274

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single photon generation from an impurity center with well-defined emission energy in GaAs2013

    • 著者名/発表者名
      Liao Zhang, Michio Ikezawa, Tatsuya Mori, Shintaro Umehara, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda, Yasuaki Masumoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 ページ: 04CG11-1-3

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CG11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Charge Separation and Recombination Processes in CdSe Quantum Dot and Graphene Oxide Composites with Methylene Blue as Linker2013

    • 著者名/発表者名
      Pengtao Jing, Wenyu Ji, Xi Yuan, Michio Ikezawa, Ligong Zhang, Haibo Li, Jialong Zhao, Yasuaki Masumoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 4 ページ: 2919-2925

    • DOI

      10.1021/jz401460j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 量子ドットのスピン緩和2013

    • 著者名/発表者名
      舛本泰章
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 48 ページ: 485-496

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast Electron Transfer from PbSe Quantum Dots to TiO22013

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Masumoto, Hayato Takagi, Hikaru Umino, Eri Suzumura
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1566 ページ: 520-521

    • DOI

      10.1063/1.4848514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fourier Spectroscopy of Individual Nitrogen Impurity Centers in GaAs2013

    • 著者名/発表者名
      Michio Ikezawa, Liao Zhang, Yoshiki Sakuma, Tatsuya Mori, Kazuaki Sakoda, Yasuaki Masumoto
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1566 ページ: 544-545

    • DOI

      10.1063/1.4848526

    • 査読あり
  • [学会発表] GaAs中の単一窒素発光中心の共鳴蛍光

    • 著者名/発表者名
      張遼,池沢道男,佐久間芳樹,迫田和彰,舛本泰章
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
  • [学会発表] CdS量子ドットの電荷移動とスピンディフェージング

    • 著者名/発表者名
      海野晃,舛本泰章
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
  • [学会発表] Ultrafast carrier dynamics in CuInS2 quantum dots

    • 著者名/発表者名
      Jianhui Sun,Jialong Zhao,Yasuaki Masumoto
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
  • [学会発表] 単一発光中心の共鳴励起による単一光子発生

    • 著者名/発表者名
      池沢道男,張遼,佐久間芳樹,迫田和彰,舛本泰章
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川県)
  • [学会発表] Fast electron transfer from small PbSe quantum dots to TiO2

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Masumoto, Hayato Takagi, Hikaru Umino, Eri Suzumura
    • 学会等名
      18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids
    • 発表場所
      Fuzhou, China
  • [学会発表] Fast charge transfer from quantum dots for solar cells

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Masumoto
    • 学会等名
      1st International Conference on Nano-Bio-Medicine Convergence (NBMC-2014)
    • 発表場所
      Pusan National University, Korea
    • 招待講演
  • [備考] 舛本・池沢研究室ホームページ

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/~kezawa/lab/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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