超短時間領域における電子・フォノン間結合の研究

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1)GaAsについては、電子格子間相互作用の詳細を明らかにするため、高蜜度光励起(キャリア密度n_<exc>〜10^<19>-10^<20>cm^<-3>)によるコヒーレントフォノン振幅と周波数の詳しく調べた。振幅は励起パワーに対し準線形的増加を示した。これは励起キャリアによる格子イオンへの遮蔽効果が強いことを表す。また時間窓型フーリエ変換解析により、特異なフォノン周波数の時間変動(フォノンチャープ)を示すことが明らかとされた。すなわち、1.5fs付近で観測された周波数極大がある励起パワーを境に極小に変転することが明らかとなった。2)同じく直接遷移型で大きなバンドギャップ(3.45eV)をもつ半導体GaNについてもコヒーレントフォノンの実験を行った。特に、熱電子の影響を調べるため不純物のドーピング効果を、また励起電子の影響を調べるため励起光強度依存性について詳細に調べた。其の結果、観測されたA1(LO)フォノンでは、不純物の添加によりその振幅と緩和速度は増加するが、E2フォノンではこれはほとんど影響を受けなかった。これに反し、Al(LO)の周波数と緩和速度の励起密度依存性はほとんど認められなかった。これはコヒーレントフォノン生成への実励起キャリアの影響が弱いことを表している。さらに多層薄膜GaNの実験にも着手した。3)炭素系物質については炭層カーボンナノチューブ(CNT)の超高速測定を行った。時間分解反射率測定には動径方向の伸縮に対応する低周波数成分(RBM)および炭素面内のC-C結合の伸縮に対応する高周波数成分(Gモード)のコヒーレントフォノンを検出することに成功した。現在、励起光・検出光の偏光依存性や時間分解フーリエ解析について詳細な解析を進めている。