強相関電子系における巨大非線形光学応答と超高速緩和の温度・磁場依存性

强相关电子系统中巨型非线性光学响应和超快弛豫的温度和磁场依赖性

基本信息

批准号：
17038019
负责人：
芦田昌明
金额：
$ 3.65万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、電子相関が及ぼす特徴的な物性として磁性を対象とし、光励起による磁気応答の時間変化を調べる目的で、化合物半導体に磁性イオンを大量にドープした半磁性半導体(希薄磁性半導体)CdMnTeを取り上げた。昨年度に構築した、超伝導マグネットと組み合わせた、エネルギー幅の狭いピコ秒パルスレーザー分光システムを用いて、磁性イオン濃度が高い半磁性半導体Cd_<0.8>Mn_<0.2>Teを瞬時強励起し、混晶及び磁気揺らぎによる深いポテンシャルポケットに電子・正孔系を直接高密度に生成すると、高密度電子・正孔系と磁性イオンとの相互作用の影響を強く受けた発光帯が新たに生じることを見いだした。この物質では、光照射により生じた励起子の電子・正孔はs,p-d交換相互作用を通じて、電子・正孔の波動関数の広がりの範囲内にある磁性イオンの磁気モーメントの方向を揃えて安定化し、励起子磁気ポーラロンを生成する。励起強度増大に伴い、局在磁気ポーラロン発光(LMP)の高エネルギー側に、非線形に増大する高密度電子・正孔系の発光が観測された。この発光はバンド間励起では顕著に現れない。さらに、通常の単独の励起子ポーラロン発光であるLMP発光は磁場印加によるエネルギーシフトを示さないが、新たに発見した発光は顕著な低エネルギーシフトを示す。これらの実験結果の解釈として、励起子磁気ポーラロンの高密度励起によって、励起子磁気ポーラロン問の磁性スピンを一方向に揃える励起子局在状態の高スピン配置状態が安定化することを提案した。一方、光励起状態における協力現象の一つとして、量子ドット集団からのいわゆるDickeの超放射(超蛍光)現象を対象とした実験も行った。具体的には、NaCl結晶中のCuCl量子ドットの励起子分子状態を二光子共鳴励起することにより、励起子分子状態と励起子状態の間に完全反転分布を生じさせ、超蛍光を量子ドットの集団としては初めて見いだした。

今年，我们将重点关注作为受电子关联影响的特征物理性质的磁性，并使用在化合物半导体中掺杂大量磁性离子的半磁性半导体（稀磁半导体）CdMnTe来研究由于光激励而引起的磁响应的时间变化我拾取了它。利用去年与超导磁体结合构建的窄能宽皮秒脉冲激光光谱系统，具有高浓度磁性离子的半磁性半导体Cd_<0.8>Mn_<0.2>Te瞬间强烈研究表明，当由于晶体和磁波动而在深势袋中直接产生高密度电子/空穴系统时，会产生一个新的发射带，该发射带受到高密度电子/空穴之间相互作用的强烈影响。我找到了空穴系统和磁性离子。在该材料中，通过光照射产生的激子电子和空穴通过s、p-d交换相互作用在电子和空穴的波函数扩展范围内对准磁性离子的磁矩方向而稳定，并产生激子磁极化子。随着激发强度的增加，在局域磁极化子发射（LMP）的高能侧观察到非线性增加的高密度电子空穴发射。在带间激励下，这种发射不会明显出现。此外，LMP发射是正常的单激子极化子发射，不会由于施加磁场而表现出能量转移，但新发现的发射显示出显着的低能量转移。作为对这些实验结果的解释，我们提出激子磁极化子的高密度激发可以稳定激子局域态的高自旋构型，从而使激子磁极化子的磁自旋沿一个方向排列。另一方面，我们还针对量子点群中所谓的迪克超发射（超荧光）现象进行了实验，这是光激发态下的协同现象之一。具体而言，通过对NaCl晶体中的CuCl量子点的激子分子态进行双光子共振激发，在激子分子态和激子态之间产生完全的粒子数反转，并且由量子点引起超荧光。第一次作为一个团体。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Temporal behavior of biexciton luminescence under two-photon excitaiton in CuCl quantum dots

CuCl量子点中双光子激发下双激子发光的时间行为

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J. Luminescence 119-120
影响因子：
0
作者：
Suto H.;Sogawa H.;Tachibana S.;Koike C.;Karoji H.;Tsuchiyama A.;Chihara H.;Mizutani K.;Akedo J.;Ogiso K.;Fukui T.;Ohara S.;Y.Kagotani
通讯作者：
Y.Kagotani

High-density selective excitation effect on excitons in semimagnetic semiconductor CdMnTe

半磁性半导体CdMnTe激子的高密度选择性激发效应

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
phys. stat. sol. (b) 243
影响因子：
0
作者：
A.Koga;N.Kawakami;H.Yokoyama;K.Kobayashi;K.Katayama
通讯作者：
K.Katayama

Two-photon excitation of confined biexcitons in CuCl quantum dots

DOI：
10.1016/j.physe.2004.08.018
发表时间：
2005-02
期刊：
Physica E-low-dimensional Systems & Nanostructures
影响因子：
3.3
作者：
K. Miyajima;G. Oohata;Y. Kagotani;M. Ashida;K. Edamatsu;T. Itoh
通讯作者：
K. Miyajima;G. Oohata;Y. Kagotani;M. Ashida;K. Edamatsu;T. Itoh

Stable Biexcitonic Lasing of CuCl Quantum Dots Under Two-Photon Resonant Excitation

双光子共振激发下 CuCl 量子点的稳定双激子激光

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Physica E 26
影响因子：
0
作者：
G.Oohata
通讯作者：
G.Oohata

Two-photon absorption and lasing due to biexciton in CuCl quantum dots

CuCl 量子点中双激子的双光子吸收和激光发射

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Journal of Luminescence 112
影响因子：
0
作者：
Suto H.;Sogawa H.;Tachibana S.;Koike C.;Karoji H.;Tsuchiyama A.;Chihara H.;Mizutani K.;Akedo J.;Ogiso K.;Fukui T.;Ohara S.;Y.Kagotani;Y.Kagotani
通讯作者：
Y.Kagotani