2次元層状物質のコヒーレントフォノン制御下におけるキャリア輸送特性の解明

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本年度は、(i)半導体2H-MoTe2の非平衡電子・構造ダイナミクス、(ii)ダブルパルス光学系を用いた強相関電子系TiSe2の電荷密度波(CDW)状態の超高速ダイナミクスに関する研究を主に行った。(i)では，昨年度から研究を進めている長寿命なコヒーレントフォノンによる電子・正孔プラズマ系の非平衡周期駆動現象(フロッケ状態)の波長依存性について知見を深めた。その結果，観測されるフォノンの高次振動が共鳴励起で特に強められることが分かった。この知見は，今後あらゆる固体のフロッケ電子状態を実験的に調べるために重要な情報である。さらに，高密度励起光密度照射下での過渡的な構造ダイナミクスを時間分解反射率変化と超高速電子線回折実験(UED)により包括的に調べた。両実験において，2H相から1T'相への構造変化は観測されず，価電子の0.4%に相当する電子励起で構造変化の飽和(過飽和吸収)が起きることが明らかになった。これらの知見は今後MoTe2での非平衡電子・構造状態を実現し，評価するために重要な情報である。(i)で得られた2つの研究成果は現在国際学術雑誌に投稿・査読中である。(ii)では，本来常温では見られないTiSe2の過渡的な揺らぎCDW相をフェムト秒パルス励起によって発見した。さらに，2つの励起光を用いることで，揺らぎCDW相の過渡的な消失ダイナミクスを可視化することができた。この研究成果は，光によって強相関電子系の物性制御ができることを示している点で重要であり，現在国際学術雑誌に投稿・査読中である。(i), (ii)以外の研究成果として，MoSe2とWSe2のTHz放出に関する共同研究がJ.Appl.Phys.誌に採択された。また，2次元物質の光電流の時間応答を測定するために、産総研ナノプロセシング施設のマスクレス露光装置などを利用して、デバイス作成を継続して行っている。