励起子および励起子ポラリトン系における流入と流出のある凝縮体の非平衡強結合効果

激子和激子极化系统中凝聚态流入和流出的非平衡强耦合效应

• 批准号: 15J02513
• 负责人: 花井 亮
• 金额: $ 1.39万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02513/
• 关键词: 励起子ポラリトン凝縮; 励起子凝縮; 光学特性; BCS-BECクロスオーバー; 非平衡定常状態; 非平衡; 不安定化; 強結合効果

励起子および励起子ポラリトン系は、電子・ホール等が強く相互作用すると同時に、対消滅や光子の共振器からの漏れによる粒子の流出が顕著であるため、非平衡性と強相関性が共存した系となっている。その結果、特に励起子ポラリトン系では、閉じた熱平衡系で実現するボース・アインシュタイン凝縮(BEC)から非平衡開放系の光学現象である半導体レーザー(LASER)へと移り変わる現象が観測されており、強相関凝縮系物理学とレーザー物理学をつなぐ架け橋となりうる系として注目を集めている。今年度は、Generalized random phase approximation(GRPA)をKeldysh形式に拡張することにより、非平衡定常状態にある励起子ポラリトン凝縮体の光学特性を解析することのできる枠組みを構築することに成功した。この枠組みを用いてphotoluminescenceを解析することで、ポンプ強度が上がるにつれ、励起子ポラリトン凝縮にブルーシフトが生じると同時に、拡散型ゴールドストーンモードのスペクトル強度が強くなっていくことを示した。これは実験結果を定性的に説明するものである。また、この系では長らく、（凝縮体のエネルギーを基準として）負のエネルギーを持つBogoliubov分散がphotoluminescenceに強く現れると予想されてきた。にもかかわらず、実際の実験ではこの「負の分散」が観測されないことが大きな謎とされていた。本研究の枠組みで解析した結果、「負の分散」のスペクトル強度は非平衡性により非常に弱くなることが分かり、外部からの連続的な粒子注入が「負の分散」の出現を大きく抑制することを明らかとした。本研究結果は、励起子ポラリトン系の多体効果を議論する際には非平衡性による分布の変化をきちんと考慮に入れる必要があることを示す結果として、重要であると考えている。

Excitation screwdriver お よ び excitation screwdriver ポ ラ リ ト は ン department, electronic ホ ー ル が strong く interactions such as す る と に at the same time, eliminate seaborne や photon の resonator か ら の leakage れ に よ る particle flow の が 顕 the で あ る た め, non balance と strong phase masato が coexistence し た department と な っ て い る. そ の results, に excitation screwdriver ポ ラ リ ト ン department で は and closing じ た thermal equilibrium system で be presently す る ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation (BEC) か ら non-equilibrium open is の optical phenomenon で あ る semiconductor レ ー ザ ー (LASER) へ と move り - わ る phenomenon が 観 measuring さ れ て お り masato, strong phase condensation system physics と レ ー ザ ー physics を つ な ぐ frame Youdaoplaceholder0 Bridges とな うる うる systems と て て focus on を sets めて る る る. This year youdaoplaceholder2, Generalized random phase Approximation (GRPA) を Keldysh form に company, zhang す る こ と に よ り and non-equilibrium stationary state に あ る excitation screwdriver ポ ラ リ ト ン condensation body の optical properties を parsing す る こ と の で き る 枠 group み を build す る こ と に successful し た. こ の 枠 group み を with い て photoluminescence を parsing す る こ と で, ポ ン プ strength が が る に つ れ, excitation screwdriver ポ ラ リ ト ン condensation に ブ ル ー シ フ ト が raw じ る と に at the same time, company type ゴ ー ル ド ス ト ー ン モ ー ド の ス ペ ク ト ル strength strong が く な っ て い く こ と を shown し た. The に qualitative description of を based on the experimental results を れ れ である である である である. ま た, こ の is で は long ら く, (condensation の エ ネ ル ギ ー を benchmark と し て) negative の エ ネ ル ギ ー を hold つ Bogoliubov scattered が photoluminescence に strong く now れ る と to think さ れ て き た. に も か か わ ら ず, be interstate の be 験 で は こ の "negative の scattered" が 観 measuring さ れ な い こ と が big き な mystery と さ れ て い た. This study の 枠 group み で parsing し た results, "negative の scattered" の ス ペ ク ト ル strength は non balance に よ り very weak に く な る こ と が points か り, external か ら の even 続 な particle injection が "negative の scattered の appear を" big き く inhibit す る こ と を Ming ら か と し た. This study は, excitation screwdriver ポ ラ リ ト ン talk is の multibody unseen fruit を す る interstate に は non balance に よ る distribution の variations change を き ち ん と consider に into れ る necessary が あ る こ と を す results indicated と し て, important で あ る と exam え て い る.

项目成果

Non-equilibrium analysis on an open-dissipative electron-hole condensate in a steady state

稳态开耗散电子空穴凝聚体的非平衡分析

• 发表时间: 2016
• 作者: R. Hanai;P. B. Littlewood;and Y. Ohashi
• 通讯作者: and Y. Ohashi

アルゴンヌ国立研究所/シカゴ大学(米国)

阿贡国家实验室/芝加哥大学（美国）

流入と散逸のある電子正孔凝縮相に対する非平衡グリーン関数を用いた不安定性解析

使用非平衡格林函数对具有流入和耗散的电子空穴凝聚相进行不稳定性分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 花井亮、P. B. Littlewood;大橋洋士
• 通讯作者: 大橋洋士

Steady state and instability analysis on a pumped-decaying electron-hole gas in the Bose condensed phase

玻色凝聚相泵浦衰变电子空穴气体的稳态和不稳定性分析

• 发表时间: 2015
• 作者: R. Hanai;P. B. Littlewood;Y. Ohashi
• 通讯作者: Y. Ohashi

Non-equilibrium instability of an electron-hole condensate in a dissipative environment

耗散环境中电子空穴凝聚体的非平衡不稳定性

• 发表时间: 2015
• 作者: R. Hanai;P. B. Littlewood;Y. Ohashi
• 通讯作者: Y. Ohashi