2次元層状物質のコヒーレントフォノン制御下におけるキャリア輸送特性の解明

阐明二维层状材料相干声子控制下的载流子传输特性

基本信息

批准号：
22KJ0352
负责人：
福田拓未
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、(i)半導体2H-MoTe2の非平衡電子・構造ダイナミクス、(ii)ダブルパルス光学系を用いた強相関電子系TiSe2の電荷密度波(CDW)状態の超高速ダイナミクスに関する研究を主に行った。(i)では，昨年度から研究を進めている長寿命なコヒーレントフォノンによる電子・正孔プラズマ系の非平衡周期駆動現象(フロッケ状態)の波長依存性について知見を深めた。その結果，観測されるフォノンの高次振動が共鳴励起で特に強められることが分かった。この知見は，今後あらゆる固体のフロッケ電子状態を実験的に調べるために重要な情報である。さらに，高密度励起光密度照射下での過渡的な構造ダイナミクスを時間分解反射率変化と超高速電子線回折実験(UED)により包括的に調べた。両実験において，2H相から1T'相への構造変化は観測されず，価電子の0.4%に相当する電子励起で構造変化の飽和(過飽和吸収)が起きることが明らかになった。これらの知見は今後MoTe2での非平衡電子・構造状態を実現し，評価するために重要な情報である。(i)で得られた2つの研究成果は現在国際学術雑誌に投稿・査読中である。(ii)では，本来常温では見られないTiSe2の過渡的な揺らぎCDW相をフェムト秒パルス励起によって発見した。さらに，2つの励起光を用いることで，揺らぎCDW相の過渡的な消失ダイナミクスを可視化することができた。この研究成果は，光によって強相関電子系の物性制御ができることを示している点で重要であり，現在国際学術雑誌に投稿・査読中である。(i), (ii)以外の研究成果として，MoSe2とWSe2のTHz放出に関する共同研究がJ.Appl.Phys.誌に採択された。また，2次元物質の光電流の時間応答を測定するために、産総研ナノプロセシング施設のマスクレス露光装置などを利用して、デバイス作成を継続して行っている。

今年，我们主要对（i）使用双脉冲光脉冲系统的强度相关电子系统Tise2的（ii）半导体2H-MOTE2的非平衡电子和结构动力学进行了研究。（i）加深了我们对电子孔等离子体系统非平衡周期性驱动现象（羊群）的波长依赖性的认识，这是由于自去年以来已经研究的长寿命相干声子引起的。结果，发现观察到的声子的高阶振荡通过共振激发特别增强。这一发现是实验检查未来所有固体的电子状态的重要信息。此外，通过时间分辨的反射率变化和超快速的电子衍射实验（UEDS），对高密度激发光密度辐射下的瞬态结构动力学进行了全面研究。在这两个实验中，都没有观察到从2H相到1T'相的结构变化，并且发现当电子激发对应于价电子的0.4％时，结构变化（过饱和吸收）的饱和发生。这些发现是实现和评估MOTE2中非平衡电子和结构状态的重要信息。目前正在国际学术期刊上提交并评论（i）中获得的两个研究结果。在（ii）中，通常在室温下观察到的Tise2的瞬态波动CDW相是通过飞秒脉冲激发发现的。此外，通过使用两个激发灯，可以看到波动CDW相的瞬态消失动力学。这一研究发现很重要，因为它表明光可以控制密切相关的电子系统的物理特性，并且目前正在国际学术期刊中提交和同行评审。除了（i）和（ii）以外的其他研究结果包括对Mose2和WSE2的THZ发射的联合研究，该研究由J.Appl.Phys通过。此外，为了测量二维材料的光电响应的时间响应，正在使用AIST Nananoprocessing设施的无掩模曝光设备创建设备。