佐成晏之 理学研究科博士課程学生、廣理英基 化学研究所准教授、金光義彦 同教授、篠原康 東京大学特任助教、石川顕一 同教授、板谷治郎 同准教授、乙部智仁 量子科学技術研究開発機構上席研究員、佐藤駿丞 筑波大学助教（兼?マックスプランク研究所客員研究員）らの研究グループは、ワイドギャップペロブスカイト半導体であるCH 3 NH 3 PbCl 3 単结晶に高い电场强度の中赤外领域のレーザーパルスを照射すると、可视から紫外にわたる幅広い波长范囲の光が発生することを発见し、その発生机构を解明しました。
この现象は高次高调波発生と呼ばれ、従来、原子や分子などの気体において広く调べられ、齿线光源やアト秒の光パルスを発生する技术へと応用されています。一方で、固体は気体に比べて高い电子密度を持つために、高効率でコンパクトな光源となり、デバイス开発への応用が期待されています。しかし、多くの原子やイオンが集まった固体においては、光が作用する电子系のエネルギー状态は极めて复雑となり、高次高调波の発生の理解はほとんど进んでいませんでした。
本研究では、复雑な电子状态を计算に取り込むことにより、発生効率の励起光强度依存性や结晶角度依存性などの実験结果を再现することに成功しました。これらの精密な実験と理论计算との比较によって、従来発生机构として考えられてきた强光电场で駆动される电子の运动だけでなく、価电子帯から伝导帯に励起されるキャリアの応答の非线形性が重要な役割を果たすことをはじめて明らかにしました。
本研究成果は、2020年7月30日に、国際学術誌「Physical Review B：Condensed Matter and Materials Physics（Rapid Communication）」に掲載されます。
図：従来と今回解明した高次高调波発生机构の概念図
详しい研究内容について
书誌情报
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Yasuyuki Sanari, Hideki Hirori, Tomoko Aharen, Hirokazu Tahara, Yasushi Shinohara, Kenichi L. Ishikawa, Tomohito Otobe, Peiyu Xia, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Shunsuke A. Sato, and Yoshihiko Kanemitsu (2020). Role of virtual band population for high harmonic generation in solids. Physical Review B, 102(4):041125.
