Exciton dynamics in monolayer materials revealed by direct observation of dark exciton states

通过直接观察暗激子态揭示单层材料中的激子动力学

基本信息

批准号：
22K20354
负责人：
草場哲
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、その特長的な物性、積層による物性制御やデバイス化の可能性から注目される原子層物質（層状物質）を対象として、和周波分光や過渡吸収分光による明暗両量子状態の観測を行うことにより、その励起子やキャリアダイナミクスを包括的に解明を行うことを目的としている。本年度は研究設備として非線形ファイバーを購入し、既存のTi:Sapphireオシレーターと組み合わせて、和周波分光に用いるための可視～近赤外域の白色光発生を行った。さらにβ-BaB2O4結晶を用いた基本波との和周波発生によりチャープの評価を行った。また、原子層物質（層状物質）の1つであり、次世代の相変化メモリ材料として期待されるCr2Ge2Te6に対してポンプ-プローブ分光を行った。アモルファス相においては、相変化閾値より十分に弱い弱励起下では短寿命な過渡吸収変化のみが見られるのに対し、強励起下ではこれに加えて結晶相で見られる長寿妙な過渡吸収変化が現れることを明らかにした。これはアモルファスから結晶相への相変化に関連したキャリアダイナミクスを反映しているものと考えられる。さらに、代表的な原子層物質（層状物質）の1つであるWSe2に対して高強度かつ広帯域なテラヘルツ光を用いたテラヘルツポンプ-近赤外偏光回転プローブ分光を行った。キャリア応答由来と考えられる指数関数的な応答に加えて、コヒーレントフォノン信号が観測され、ラマン活性フォノンモードの和周波励起に成功した。

在这项研究中，我们将利用和频光谱和瞬态吸收光谱来观察原子层材料（层状材料）的亮量子态和暗量子态，这些材料因其独特的物理性质、通过堆叠控制物理性质以及电势而受到关注。通过这样做，我们的目标是全面阐明激子和载流子动力学。今年，我们购买了非线性光纤作为研究设备，并将其与现有的钛蓝宝石振荡器结合起来，产生可见光到近红外范围内的白光，用于和频光谱。另外，通过使用β-BaB2O4晶体与基波产生和频来评价线性调频脉冲。我们还对Cr2Ge2Te6进行了泵浦探针光谱分析，Cr2Ge2Te6是原子层材料（层状材料）之一，有望成为下一代相变存储材料。在非晶相中，在比相变阈值足够弱的弱激励下，仅观察到短寿命的瞬态吸收变化，而在强激励下，除此之外，还观察到在晶相中观察到的长寿命的瞬态吸收变化他宣布他将出现。这被认为反映了与从非晶相到结晶相的相变相关的载流子动力学。此外，我们利用高强度、宽带太赫兹光对典型原子层材料（层状材料）之一的WSe2进行了太赫兹泵浦-近红外偏振旋转探针光谱分析。除了被认为源自载波响应的指数响应之外，还观察到相干声子信号，并且我们成功地实现了拉曼主动声子模式的和频激发。