Manipulations of steady-state excitons based on material design and ground-state observation

基于材料设计和基态观察的稳态激子操控

• 批准号: 22K03536
• 负责人: 福谷 圭祐
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03536/
• 关键词: 励起子絶縁体; 光電子分光; 強相関電子系; 励起子; 逆光電子分光; 定常励起子

本研究課題の目的は、これまで主に半導体等に光照射を行うことによって生成される過渡的な粒子であると考えられてきた励起子が、「励起子絶縁体」と呼ばれる物質内においては、自発的に生成される（定常励起子）という近年の発見に基づき、それら定常励起子の性質を明らかにするとともに、物質設計の観点からその性質の制御を行うことである。初年度である２０２２年度においては、研究環境の整備を行うとともに、放射光施設を利用した角度分光電子分光実験を行うことにより主に物質内の元素組成比の制御による電子構造および定常励起子の性質変化を評価するための実験データを収集した。これらのデータおよび、これまでの研究で得られた類似物質系の電子構造データを合わせて解析することにより、定常励起子が存在する温度領域で、励起子生成の原動力となる電子相関（励起子を形作る二つの粒子（電子と正孔）の接着剤の役割を果たす力）が変化するであろうことが明らかになった。この実験結果及び研究成果は応用物理学会学術講演会（２０２３年３月）の講演において発表しており、講演後の質疑においては、励起子生成における「接着剤」の役割を果たす電子相関の詳細に関する議論を行い、活発な意見交換を行うことができた。今回の研究成果は本研究課題における励起子制御に関して、温度及び原子組成比による励起子の性質制御が可能であろうことを示唆する結果であり、今後、励起子を利用した応用研究（太陽光発電、励起子レーザー、発光素子など）への波及も期待される。

本研究项目的目的是，基于最近发现的静止激子自发产生的现象（静止激子），我们旨在阐明激子（激子）的性质，激子一直被认为主要是通过用光照射半导体而产生的瞬态粒子。这些静止激子并从材料设计的角度控制它们的性质。第一年2022财年，我们将改善研究环境，利用同步加速器辐射设施进行角能谱电子能谱实验，主要通过控制材料中的元素组成比来研究电子结构和静止激子的形成，收集实验数据进行评估。属性变化。通过将这些数据与先前研究中获得的类似材料系统的电子结构数据一起分析，我们发现电子相关性（激子）清楚地表明，在形成电子和空穴的两个粒子（电子和空穴）之间充当粘合剂的力电子和空穴会发生变化。该实验结果和研究成果在日本应用物理学会学术会议（2023年3月）的演讲中发表，并在演讲后的问答环节中，详细介绍了在激子产生中发挥“粘合剂”作用的电子相关性我们进行了热烈的讨论并热烈地交换了意见。关于该研究课题中的激子控制，该研究结果表明可以通过温度和原子组成比来控制激子特性，并且有望对发电、激子激光器、发光器件、 ETC。

项目成果

励起子絶縁体物質Ta2Ni(Se1-xSx)5の自発的励起子相の電子相関

激子绝缘体材料Ta2Ni(Se1-xSx)5中自发激子相的电子相关性

• 发表时间: 2023
• 作者: 福谷圭祐

基礎科学研究院/浦項工科大学校(韓国)

基础科学研究所/浦项工业大学（韩国）