光誘起構造相転移における電子系と格子系の協力的相互作用の研究

光致结构相变中电子和晶格系统之间的协同相互作用研究

基本信息

批准号：
24244047
负责人：
谷村克己
金额：
$ 15.89万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

物質構造の多重安定性を直接反映する構造相転移は、電子系と格子系との協力的相互作用を駆動力として発現する。本研究の目的は、その電子系と格子系の協力的相互作用を、直接的知見に基づき微視的に解明する事である。その為に、(1)超短光パルスを用いて、相転移発生の初期励起を電子系状態変化のみに限定し、(2)フェムト秒時間分解2光子光電子分光を駆使して電子状態変化とその動力学を、エネルギー・運動量・時間の多次元空間で追跡し、構造不安定性を誘起する電子的要因を明確にする。(3)その上で、フェムト秒時間分解電子回折法を用いて、発現する構造相転移過程の格子系の超高速動力学を直接追跡し、(4)両者の知見の融合によって、電子系と格子系の協力的相互作用を微視的・立体的に解明する。以上の研究を、無機結晶の金属-非金属転移と秩序-無秩序転移の代表例に対して遂行し、構造相転移機構の微視的かつ統一的理解を確立する。本年度においては、1.無機結晶の金属-絶縁体転移の課題では、VO2結晶を中心とした研究を進める。試料の表面処理の問題を克服して電子系の動的変化を直接検出する時間分解光電子分光の実験を進めると共に、レーザーMBEで作成した薄膜試料の基板エッチング手法を早期に確立し、透過型時間分解電子回折の実験を遂行する。2.Non-thermal meltingの機構解明に関する研究では、励起電子系の解明がほとんど終了しているSiおよびAuに対して、精力的に時間分解電子回折の実験を行う。以上の研究を効率的に行う為に必要な、試料導入部の性能を大きく改善する為、ターボ分子ポンプを購入し、実験研究を行った。

结构相变直接反映了材料结构的多重稳定性，它发展为电子系统与晶格系统之间的合作相互作用，作为驱动力。这项研究的目的是基于直接知识来微观阐明电子系统与晶格系统之间的合作相互作用。为此，（1）使用超短的光脉冲将相变生成的初始激发限制为仅电子系统状态的变化，（2）跟踪电子状态的变化及其在多维的能量，动量和时间中的动力学，从而阐明了引起结构性不稳定的电子因素。（3）然后，使用飞秒时间分辨的电子衍射，在结构相过渡过程中的晶格系统的超快动力学是直接跟踪的，（4）通过融合，在微观和3D和3D中阐明了电子和晶格系统之间的合作相互作用。上述研究是针对无机晶体中金属非金属和秩序转变的代表性示例进行的，对结构相变机制建立了微观和统一的理解。在今年，我们将进行针对VO2晶体的研究，就无机晶体的金属 - 绝缘体过渡而言。时间分辨的光电光谱的实验克服了样品表面处理问题并直接检测到电子系统的动态变化，以及用激光MBE制备的薄膜样品的底物蚀刻方法将在早期建立，并在早期阶段确定传输型时型时间分辨的电子分布的实验。 2。在阐明非热熔化机制的研究中，我们积极地对SI和AU进行了时间分辨的电子衍射实验，这些实验几乎完成了激发电子系统的阐明。为了极大地提高样品介绍部分的性能，这对于上述研究有效地是必要的，我们购买了涡轮分子泵并进行了实验研究。