多重励起パルスと時間分解コヒーレント分光で制御する電子正孔系の量子ダイナミクス

由多个激发脉冲和时间分辨相干光谱控制的电子空穴系统的量子动力学

基本信息

批准号：
14J03855
负责人：
田原弘量
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03855/
关键词：
光物性光電流コヒーレント制御

项目摘要

本研究の目的は、固体中の電子正孔系を複数の光パルスによって制御し、新たな機能を生み出すことである。昨年度に開発した光電流コヒーレント分光システムを利用し、光電流生成過程の研究を行った。まず、低温環境下におけるGaAs結晶の光電流生成過程の研究を行った。測定した光電流の超高速時間応答をフーリエ変換することで、光電流生成に寄与する量子状態のスペクトル分布を得ることに成功した。このスペクトルを解析することで、光電流を発生させる３つの過程が存在することが分かった。これら３つの過程は同時に光電流を生成するために従来の手法では解析が困難であったものであり、本研究によって初めて詳細な過程が解明された。温度に対する依存性を測定することで、アクセプタのイオン化に伴って支配的な光電流生成過程が推移することを明らかにした。また、観測された非発光状態が光電流に大きな寄与を与えていることを明らかにした。次に、太陽電池材料として近年盛んに研究が行われているハロゲン化鉛ペロブスカイトについて、バンドギャップ内局在準位の研究を行った。バンドギャップ内局在準位は発光スペクトルと吸収スペクトルに現れないために観測が困難であり、詳細な物性が理解されていなかった。局在準位を高感度に検出することが可能な光電流コヒーレント分光を用いることで、局在準位が存在することを示し、温度に対する依存性を明らかにした。これらの研究を通して、複数光パルスによる分光法が固体の光学的・電気的特性を明らかにするための有力な手法になること、さらに光電流生成過程を光パルスによって制御できることを示した。

这项研究的目的是通过使用多个光脉冲创建新功能来控制固体中的电子孔系统。我们使用去年开发的光电流相干光谱系统对光电流生成过程进行了研究。首先，我们研究了低温环境中GAAS晶体的光电流产生过程。通过转换测得的光电流的超快时间响应，我们成功地获得了有助于光电流产生的量子状态的光谱分布。通过分析该频谱，发现有三个过程会产生光电。这三个过程很难使用常规方法进行分析，因为同时生成光电流，这项研究仅阐明了详细过程。通过测量对温度的依赖性，可以表明主要的光电流产生过程随接收器的电离而变化。还揭示了观察到的非发光状态对光电流做出了很大的贡献。接下来，我们对铅卤化物钙钛矿的带隙内的定位水平进行了研究，近年来已被积极地作为太阳能电池材料进行了积极研究。标签内的定位水平很难观察到，因为它们没有出现在发射和吸收光谱中，并且尚未了解详细的物理特性。使用光电流相干光谱允许高灵敏度检测局部水平，证明了局部水平的存在，并阐明了对温度的依赖性。通过这些研究，我们已经表明，多光脉冲光谱是一种强大的技术，用于阐明固态的光学和电性能，并且可以通过光脉冲来控制光电流的生成过程。