Observation of irreversible structural dynamics with relativistic femtosecond electron pulses

用相对论性飞秒电子脉冲观察不可逆结构动力学

基本信息

批准号：
21H04654
负责人：
楊金峰
金额：
$ 26.71万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

1）フェムト秒時間分解電子回折による構造相転移過程の解析法の確立・フェムト秒電子線パルスの安定化を行った。具体的には、フェムト秒レーザーの発振器と再生増幅器の温度を独立に制御し、最適化するとこにより、レーザーの出力エネルギーとポインティングを共に安定化した。その結果、電子線パルス強度の変動は、目標である測定時間が1時間内では1%以下と達成できた。・高純度Pyolytic Graphite（PG）ヒーターを実装した加熱試料ホルダーを製作した。試料を最高600℃まで加熱することが実現でき、幅広い熱電材料等の熱励起による構造変化過程の測定が可能となった。これにより、熱電材料における構造相転移現象の解明や新な材料の創出が期待できる。2）酸化物などの薄膜における熱や光励起の構造相転移過程の観測と構造ダイナミクスの解明昨年度に製作したVO2薄膜における光誘起金属-絶縁体構造相転移過程をフェムト秒時間分解電子回折により測定した。光誘起による回折リングの強度変化を見ることができた。現在、励起レーザーの強度の依存性等を測定し、構造ダイナミクスの解析を実施している。また、今年度で製作した加熱試料ホルダーを利用して、熱電材料として注目されているGeTeにおける熱励起による構造相転移過程の測定を試みた。200℃付近に多結晶を表す回折リングが消失し、単結晶の回折パターンが顕著に現れる現象を観察した。この現象は不可逆過程であった。今後、光励起の構造変化を測定し、構造相転移の詳細を解明する。

1）特别是，飞秒激光器的振荡器温度和再生放大器得到了独立控制和优化，从而稳定了激光输出能和指向。结果，在目标测量时间不到1％的目标时间内，电子束脉冲强度的变化实现了。 - 加热样品持有人是用安装的高纯度催化石墨（PG）加热器制造的。可以将样品加热到600°C，从而可以通过多种热电材料的热激发来测量结构变化过程。可以预期，可以阐明热电材料中的结构相变现象并创建新材料。 2）观察诸如氧化物（例如氧化物和结构动力学阐明）在去年制造的VO2薄膜中光诱导的金属 - 绝缘体结构相变过程的薄膜中的结构相过渡过程，这是由Femtsoseceent Time-Time-Time-Atime-Time-Atime-Time-Alovered电子衍射测量的。我们可以看到由于诱发的光引起的衍射环的强度变化。当前，我们正在测量激发激光器强度的依赖性并分析结构动力学。此外，我们尝试使用今年生产的加热样品持有人来测量Gete热激发引起的结构相过渡过程。我们观察到了一种现象，其中代表多晶的衍射环在200°C左右消失，并且单晶的衍射模式显着表现出来。这种现象是一个不可逆转的过程。将来，将测量光激发的结构变化，并阐明结构相变的细节。