Ultrafast dynamics of valence holes in photo-excited semiconductors studied by femtosecond time-resolved photoelectron spectroscopy

通过飞秒时间分辨光电子能谱研究光激发半导体中价空穴的超快动力学

• 批准号: 23540366
• 负责人: KANASAKI Jun'ichi
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23540366/
• 关键词: 半導体; キャリア動力学; 時間分解光電子分光; 正孔; 励起電子; フェムト秒レーザー; 超高速現象; 角度分解フェムト秒２光子光電子分光; 非平衡キャリア; 多体効果; フェルミ縮退; 電子・フォノン散乱; グラファイト

Ultrafast dynamics of photo-generated non-equilibrium carriers (excited electrons in the conduction band and holes in the valence band) in typical semiconductors has been studied by femtosecond time-resolved photoelectron spectroscopy. We successfully observed time-evolution of carrier populations, in the energy (E) and momentum (k) space, and determined the fundamental scattering processes that govern the carrier relaxation. We have determined directly the rates of intervalley scatterings and carrier thermalization times of excited electrons. Also, in order to derive direct information on hole-dynamics in valence band, we have developed a new technique, one-photon photoelectron differential spectroscopy, where the difference in the photoelectron images with and without pump excitation is acquired. By using this technique, we have obtained first the direct information on ultrafast relaxation in silicons of photo-generated holes and the transition between bulk and surface states.

通过飞秒时间分辨光电子能谱研究了典型半导体中光生非平衡载流子（导带中的激发电子和价带中的空穴）的超快动力学。我们成功地观察了能量 (E) 和动量 (k) 空间中载流子种群的时间演化，并确定了控制载流子弛豫的基本散射过程。我们直接确定了激发电子的层间散射率和载流子热化时间。此外，为了获得价带空穴动力学的直接信息，我们开发了一种新技术，即单光子光电子微分光谱，可以获取有泵浦激发和没有泵浦激发的光电子图像的差异。通过使用这种技术，我们首先获得了硅中光生空穴超快弛豫以及体态和表面态之间跃迁的直接信息。

项目成果

Ultrafast Capture of the Hot Electron by the Surface Defects on the Si(001) Surface

Si(001)表面缺陷对热电子的超快捕获

• 发表时间: 2012
• 期刊: Surface Science
• 影响因子: 1.9
• 作者: Muhammad Samir Ullah;Siti Zulaikha Ngah Demon;Kazuki Matsumoto;Khuat Thi Thu Hien;Goro Mizutani;and Harvey Rutt;S. Tanaka
• 通讯作者: S. Tanaka

New aspects of the angle-resolved photoelectron spectroscopy:

角分辨光电子能谱的新方面：

• 发表时间: 2014
• 作者: Hien Khuat;Yoshihiro Miyauchi;Sattar Abdus;and Goro Mizutani;S. Tanaka
• 通讯作者: S. Tanaka

直接遷移型半導体における超高速キャリア動力学: フェムト秒時間分解光電子分光 I

直接跃迁半导体中的超快载流子动力学：飞秒时间分辨光电子能谱 I

• 发表时间: 2012
• 作者: 金崎順一;谷村克己
• 通讯作者: 谷村克己

Laser-induced modifications of Si(001)-(2x1) surface studied by means of Scanning Tunneling Microscope

通过扫描隧道显微镜研究激光诱导的 Si(001)-(2x1) 表面改性

• 发表时间: 2011
• 作者: J. Kanasaki;K. Katoh;Y. Imanishi;K. Yasui
• 通讯作者: K. Yasui

Imaging energy-and momentum-resolved dis tribut ions of photoinjected hot electrons in GaAs

GaAs 中光注入热电子的能量和动量分辨分布离子成像

• 发表时间: 2013
• 作者: J. Kanasaki;and K. Tanimura
• 通讯作者: and K. Tanimura