注目の研究

レーザー光によりシリコン結晶中で励起される電子運動の実時間観測に成功

2014/12/12

筑波大学数理物質系の矢花一浩教授と大学院生の佐藤駿丞は、ドイツ、アメリカとの共同研究により、半導体中の電子が光によって励起する様子を実時間で観測することに世界で初めて成功しました。

最も基本的な半導体であるシリコンの結晶に極めて短いレーザー光を照射し、電子がバンドギャップを越えてどれくらい素早く励起するかを、アト秒分光法(アトは10の-18乗)を用いて観測したものです。

本研究において矢花教授らは、スーパーコンピュータを用いた理論解析を担当し、電子が励起されるプロセスが量子トンネル現象により起きていることを明らかにしました。

 

 

図 半導体に光を照射したときの電子密度分布の変化

シリコン結晶にレーザーパルス光を照射し(上)、電子密度分布の変化を追いました(下)。左は照射中、右は照射後の電子密度の変化を表しています。赤い領域は電子密度が増加したことを、青い領域は減少したことを示しています。