コヒーレントフォノンによる相転移の観測と制御

今回の研究で得られた成果は大きく分けて以下の3つである。1.コヒーレントフォノンの生成を確認するための測定系を完成させた。サンプルにはフォノンの周期等がよく調べられているビスマスを用い、反射型ポンププローブ法で測定した。反射率変化は10^<-4>〜10^<-5>と非常に小さいため十分なS/N比を得るためにいくつかの工夫を行った。その結果コヒーレントフォノンが生成されその後減衰していく様子の観測が可能になった。2.コヒーレントフォノンの増強と抑制を観測した。1.で完成させた測定系を使い、ポンプ光を2個のパルス列にした場合のコヒーレントフォノンの発生の様子を調べた。パルス間隔がフォノン周期の整数倍の時にはプローブ光の反射率変化は2倍に増強され、半整数倍の時には抑制された。これらの結果はフォノン振幅がパルス間隔によって制御されることを示している。より多くのパルス列を使うことで相転移につながる大振幅のコヒーレントフォノンを生成できると期待される。3.PbI_2 蒸着膜においてコヒーレントフォノンを観測した。より大きな振幅のコヒーレントフォノンを作ることを目指して、電子格子相互作用が強いとされる低次元物質を使って実験を行った。具体的には二次元半導体である、PbI_2蒸着膜を用いた。その結果、はじめてこの物質でのコヒーレントフォノンの観測に成功した。フォノン振幅の励起波長依存性を調べたところ、予想に反し励起子共鳴でコヒーレントフォノンが見られなくなることが分かった。この原因については現在究明中である。

今回の研究で得られた成果は大きく分けて以下の3つである。1.コヒーレントフォノンの生成を確認するための測定系を完成させた。サンプルにはフォノンの周期等がよく調べられているビスマスを用い、反射型ポンププローブ法で測定した。反射率変化は10^<-4>〜10^<-5>と非常に小さいため十分なS/N比を得るためにいくつかの工夫を行った。その結果コヒーレントフォノンが生成されその後減衰していく様子の観測が可能になった。2.コヒーレントフォノンの増強と抑制を観測した。1.で完成させた測定系を使い、ポンプ光を2個のパルス列にした場合のコヒーレントフォノンの発生の様子を調べた。パルス間隔がフォノン周期の整数倍の時にはプローブ光の反射率変化は2倍に増強され、半整数倍の時には抑制された。これらの結果はフォノン振幅がパルス間隔によって制御されることを示している。より多くのパルス列を使うことで相転移につながる大振幅のコヒーレントフォノンを生成できると期待される。3.PbI_2 蒸着膜においてコヒーレントフォノンを観測した。より大きな振幅のコヒーレントフォノンを作ることを目指して、電子格子相互作用が強いとされる低次元物質を使って実験を行った。具体的には二次元半導体である、PbI_2蒸着膜を用いた。その結果、はじめてこの物質でのコヒーレントフォノンの観測に成功した。フォノン振幅の励起波長依存性を調べたところ、予想に反し励起子共鳴でコヒーレントフォノンが見られなくなることが分かった。この原因については現在究明中である。