2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research of the many body interactions by two-dimensional optical Fourier transform spectroscopy using the synchro-lock method
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16K05399
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| Research Institution | Joetsu University of Education |
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Principal Investigator |
小川 佳宏 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (50372462)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二次元フーリエ分光 / 半導体量子井戸 / 原子ガス / 鉛ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元NMR法のアナロジーとして近年盛んに研究されている二次元フーリエ分光法は、優れた測定手法にも関わらず、その実験の難しさから物性領域においてそれほど研究が行われていない。本研究の目的は、シンクロロック法を用いることで、容易に高精度で行える二次元フーリエ分光測定法を確立することである。
二次元フーリエ分光測定では，相対位相の決まった光パルス列を試料に照射する。今回行ったシンクロロック法では，音響光学素子を用いて周波数ラベリングを行うことで光パルス列の制御を行った。干渉計からの光パルス列の一部をロックインアンプの参照信号とすることで、干渉計の揺れの影響を受けずに、信号光の電場振幅と位相を直接測定することが出来る。
本年度は、この技術を応用することで、鉛ペロブスカイト太陽電池の電気感受率スペクトルの温度依存性の測定を行った。この結果、吸収スペクトルに対応する電気感受率の虚部のスペクトルにおいて、バンド端の低エネルギー側に２つのピークが存在することがわかった。そのエネルギーの温度依存性はバンド端のエネルギーの振る舞いと異なっていた。バンド端と2つのピークの分裂幅、およびピーク強度の温度依存性は、ラシュバ効果を仮定することで良く説明することができた。以上の成果を論文にまとめ、投稿した。
研究期間全体を通じた研究成果として、一つには、GaAs量子井戸の二次元フーリエ分光測定を行い、多励起子間に働く電子相関の測定から、励起子対の反結合状態の観測に初めて成功したことがあげられる。2つには、二次元フーリエ分光測定の技術を応用することで、可視光領域でフーリエ分光測定が行えることを、Rb原子ガスと鉛ペロブスカイト太陽電池を用いて、実証したことがあげられる。特に鉛ペロブスカイト太陽電池では、バンド端とラシュババンドを明瞭に測定することができ、その分裂幅とピーク強度の値を求めることに成功した。
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