TiO2の選択的格子振動励起の直接的観測および電子状態への影響の解明

直接观察 TiO2 的选择性晶格振动激发并阐明其对电子态的影响

基本信息

批准号：
17K14132
负责人：
吉田恭平
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、アンチストークスハイパーラマン散乱分光法を用いて、二酸化チタンの中赤外パルスレーザーによる選択的格子振動励起の直接観測を行うことを目的とした。まず、アンチストークスハイパーラマン散乱分光を行う上で必須となる光学系の構築を行なった。光学系には、Nd-YVO4レーザーを励起光とした色素レーザーを用いた。本研究期間内に、色素レーザーユニットを購入し光学系に組み込み、励起光を532 nmとして波長変換の確認し、二酸化チタンのハイパーラマン散乱分光の励起光とする796 nmの発振を確認した。次に、これまでの手法で用いていた穴あき放物面ミラーによる中赤外レーザーとプローブ光の同時照射システムを、より高効率かつ容易に励起光およびラマン散乱光を伝送・捕集するために、ITO透明基板を用いた中赤外レーザー・プローブ光の同軸光学系を構築した。また、Nd-YVO4レーザーを用いたラマン散乱による選択的格子振動励起の実証を行う上で問題となっていた中赤外レーザーとプローブ光の照射による和周波を、同時に観測される差周波およびストークスラマン散乱分光によって分離し、目的のアンチストークスラマン散乱のみを抽出して観測する技術を確立した。その技術をSiCを用いたサンプルに適応し原理実証を行なったところ、アンチストークス散乱光のみの抽出に成功した。これら結果より、本研究期間において、ハイパーラマン散乱分光によるアンチストークスラマン散乱を用いた選択的格子振動励起のための基盤システムを構築した。

在这项研究中，我们的目的是使用反斯托克斯超拉曼散射光谱直接观察中红外脉冲激光对二氧化钛的选择性晶格振动激发。首先，我们构建了一个对于执行反斯托克斯超拉曼散射光谱至关重要的光学系统。光学系统采用染料激光器，以Nd-YVO4激光器作为激发光。在本研究期间，我们购买了染料激光器单元，将其集成到光学系统中，通过将激发光设置为532 nm来确认波长转换，并确认796 nm处的振荡，将其用作超拉曼散射的激发光二氧化钛的光谱。接下来，我们开发了一种使用穿孔抛物面镜的同步中红外激光和探测光照射系统，这在以前的方法中使用，以更有效、更容易地传输和收集激发光和拉曼散射光，我们构建了同轴光学系统。用于使用 ITO 透明基板的中红外激光探测光。此外，通过同时观察差频和斯托克斯，解决了中红外激光和探测光照射引起的和频问题，这是使用 Nd-YVO4 激光器通过拉曼散射演示选择性晶格振动激发的问题。技术通过拉曼散射光谱仅分离和观察所需的反斯托克斯拉曼散射。当我们将该技术应用于使用 SiC 的样品并进行原理验证时，我们成功地仅提取了反斯托克斯散射光。基于这些结果，在本研究期间，我们利用超拉曼散射光谱构建了一个利用反斯托克斯拉曼散射选择性晶格振动激发的基本系统。