固体の励起状態における核波束運動の観測と制御-核波束制御から光誘起構造相転移へ

固体激发态核波包运动的观测与控制——从核波包控制到光致结构相变

基本信息

批准号：
07J09745
负责人：
小山剛史
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J09745/
关键词：
固体の励起状態核波束運動超高速現象

项目摘要

1.研究目的に挙げた「ポテンシャル形状マッピング法の確立」にむけた予備実験として以下の測定を行った。室温におけるKI結晶中の色中心を近赤外レーザーパルス(波長800nm[=1.55eV]、時間幅150fs)で励起し、その後の電子状態変化を時間遅延のついた中赤外レーザーパルス(波長4900nm[=0.25eV])でプローブした。その結果、3成分の時定数をもつ吸収率変化を観測した。最も速い応答の時定数は0.7psで、これはポンプ光とプローブ光の二光子吸収である。最も長い応答の時定数はおよそ60psで、色中心の励起状態からバルク結晶の伝導帯へ熱的に励起された電子のバンド内吸収を反映している。中間の時定数は3psであり、以前行った発光測定における発光強度の減少時定数と同程度であることから、この応答は色中心の励起状態の緩和現象を観測していると考えられる。この結果は、励起状態よりエネルギー的に0.25eV高い位置に電子状態が存在することを示している。発光測定から励起状態の断熱ポテンシャル曲面は基底状態に対してわかっているので、今回の測定によって、基底状態を基点として第一励起状態よりもエネルギー的に高い状態を見ることに成功した。研究計画に挙げた「プローブ波長を中赤外光領域から可視光領域〜紫外光領域へと広げて時間分解スペクトルを測定する」ことまで行うことはできなかったが、上述の結果は、断熱ポテンシャル曲面同定にむけた実験の第一歩となる成果である。プローブ波長を可視光領域〜紫外光領域へと広げ、さらに、レーザーパルスの時間幅を短くすることによって、断熱ポテンシャル曲面のマッピングを行うことが可能になると期待される。2.研究目的に挙げた「光パルスのチャープ制御による核波束制御」にむけて、NOPA出力の安定化を行った。これは次年度の研究計画に挙げていた内容の準備であるが、研究の進行状況から判断して当該年度に実施した。

1.为了“建立潜在形状映射方法”的研究目的，进行了以下测量作为初步实验。室温下 KI 晶体中的色心被近红外激光脉冲（波长：800 nm [=1.55 eV]，时间宽度：150 fs）激发，并使用延时中频检测随后的电子状态变化。 -红外激光脉冲（波长：4900 nm）[=0.25eV]）。结果，我们观察到吸收率随三个分量时间常数的变化。最快响应的时间常数为0.7 ps，这是泵浦光和探测光的双光子吸收。最长响应的时间常数约为60 ps，反映了热激发电子从色心激发态到块体晶体导带的带内吸收。中间时间常数为3 ps，与之前的发光测量中发光强度降低的时间常数相当，因此该响应被认为是观察到色心处激发态的弛豫现象。该结果表明，在比激发态能量高0.25eV的位置处存在电子态。由于激发态的绝热势面是通过相对于基态的发光测量得知的，因此通过这种测量，我们成功地观察到了从基态开始能量高于第一激发态的状态。虽然不可能像研究计划中所说的那样“通过将探头波长从中红外光区扩展到可见光区再到紫外光区来测量时间分辨光谱”，但上述结果表明绝热势这一结果是表面识别实验的第一步。预计通过将探测波长从可见光区扩展到紫外光区并进一步缩短激光脉冲的时间宽度，将有可能绘制绝热势曲面。 2.我们稳定了NOPA的输出，以实现“通过光脉冲的线性调频控制来控制核波通量”的研究目标。虽然这是为明年研究计划所列内容做准备，但根据研究进展在当年实施。