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，我们将主要研究（i）半导体2H-MoTe2的非平衡电子和结构动力学，以及（ii）使用双光子的强相关电子系统TiSe2的电荷密度波（CDW）态的超快动力学。 - 脉冲光学系统。在（i）中，我们通过长寿命相干声子加深了对电子-空穴等离子体系统中非平衡周期性驱动现象（Flocke态）的波长依赖性的认识，这是我们自去年以来一直在研究的。结果发现，观察到的声子的高阶振动通过共振激发特别增强。这些知识对于未来实验研究所有固体的 Flocke 电子态是重要的信息。此外，我们利用时间分辨反射率变化和超快电子衍射（UED）实验全面研究了高密度激发光照射下的瞬态结构动力学。在这两个实验中，都没有观察到从2H相到1T'相的结构变化，并且清楚的是，在对应于0.4%价电子的电子激发下发生了结构变化的饱和（过饱和吸收）。这些发现对于未来实现和评估MoTe2中的非平衡电子和结构态是重要的信息。 (i)中获得的两项研究成果目前正在提交给国际学术期刊并进行同行评审。在(ii)中，通过飞秒脉冲激发发现了TiSe2中的瞬态波动CDW相，这在室温下通常观察不到。此外，通过使用两个激发光，我们能够可视化波动 CDW 相位的瞬态消失动力学。该研究成果的重要意义在于，它表明利用光控制强关联电子系统的物理性质是可能的，目前正在提交给国际学术期刊进行同行评审。作为(i)和(ii)之外的研究成果，关于MoSe2和WSe2的太赫兹发射的联合研究被J.Appl.Phys.接收。此外，为了测量二维材料中的光电流的时间响应，我们正在AIST纳米处理设施中继续使用无掩模曝光设备来制造设备。