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山本　夕可 (ヤマモト　セキカ)

理学研究院　物理学部門　凝縮系物理学分野助教

研究者基本情報

■ 学位
  • 理学修士, 大阪大学
  • 博士(理学), 大阪大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究分野
  • 自然科学一般, 半導体、光物性、原子物理
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
学歴
  • 1995年, 大阪大学, 理学研究科, 物理学, 日本国
  • 1995年, 大阪大学, Graduate School, Division of Natural Science, Physics
  • 1990年, 岡山大学, 理学部, 物理学科, 日本国
  • 1990年, 岡山大学, Faculty of Science

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 講演・口頭発表等
■ 主な担当授業
  • 物理学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅲ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅳ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅳ, 2024年, 学士課程, 理学部
■ 所属学協会
  • 応用物理学会
  • 日本物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 半導体中の希薄不純物スピンによる低温電子散乱とスピンキャリアー相互作用
    科学研究費助成事業
    1997年 - 1998年
    山本 夕可
    まず、Si:Mnについて遠赤外サイクロトロン共鳴の実験を行なったが、遠赤外光の場合に必要とされる高磁場状況下では、遷移金属不純物による散乱が電子の運動量緩和時間にそれほど大きな影響を与えないことがわかった。次にGaAs:MnInAs:Mnに関して発光測定を行ったところ、有意の発光は得られなかった。これは試料作成時に導入された格子欠陥が非常に有効な再結合中心となっているためと考えられる。このため発光測定は困難であると判明した。
    そこで視点を変え、Cd_<1-x>Mn_xTe中のMnのd電子とバンド電子との相互作用の研究からスピンとバンド電子との相互作用を解明することを試みた。この物質では2.0eV付近と1.2eV付近にMn原子のd-d多重項発光と思われる発光が観測されるが、2.0eVの発光については、これまでに線幅の温度依存性や発光エネルギーの励起エネルギー依存性に異常な振る舞いが観測されている。
    我々はこれらの異常の原因を解明するため、2.0eVの発光の詳細な時間分解測定を行ったところ、発光寿命と同程度の時定数で発光エネルギーが低エネルギー側にシフトしていくことを観測した。そこで様々に条件を変えて詳しく測定してみると、シフトの様子は励起エネルギーにより変わり、励起スペクトルのピークを境に低エネルギー側ではシフトは小さく、高エネルギー側ではシフトは大きいことがわかった。また、発光線の線幅は発光エネルギーのシフトとともに若干狭くなることも観測した。これらの結果から、エネルギーシフトは不均一分布の中での緩和であることが予想される。我々は実験的に求められた、均一幅、不均一幅、発光寿命などのパラメータを用いて、数値シミュレーションを行ったところ、励起スペクトルと発光スペクトルの重なりに依存したエネルギー移動速度を仮定することによって、シフトの時間依存性がうまく説明できることがわかった。また、こういったエネルギー移動を考えることによって、これまで観測されている、励起エネルギー依存性や温度依存性の異常な振る舞いを定性的に説明することができた。
    1.2eV付近の発光については、バンドギャップの大きい試料については、Mnの励起状態を経由した励起が支配的であるのに対して、バンドギャップ小さい試料においては、バンド間励起によって発光が効率的に励起されることがわかった。この場合、励起状態のエネルギーはバンドギャップよりも大きいと考えられるため、これはMnのd電子励起状態とバンド励起状態の混合を考えないと説明できない。現在、d電子とバンドの混合に、格子緩和を取り入れたモデルを検討中である。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 09740227
  • 低温超高圧下における半磁性半導体のd電子の励起状態と格子緩和
    科学研究費助成事業
    1994年 - 1995年
    中原 純一郎; 山本 夕可; 渡辺 純二
    半磁性半導体CdMnTeにおける発光の時間、温度、励起波長依存性を精密に調べた。YAGレーザーの高調波励起の色素レーザーを用い赤外発光(〜1eV)及びd-d発光(〜2eV)の強度の時間発展の励起波長依存性、励起強度依存性を測定した。
    Mn^<2+>のd電子状態からの発光をアルゴンイオンレーザー励起の色素レーザーによりこの発光に含まれる不均一幅を発光の励起波長依存性を測定する事により求めた。このことにより不均一幅の温度依存性、Mn濃度依存性を明らかにした。温度依存性は不均一幅がおよそ50Kで消滅し、均一幅となっていることを示している。また濃度と共にこの消滅する温度が高くなることが分かった。これらのことより不均一幅は励起されたMn^<2+>と周囲のスピン、結晶場との相互作用が大きい原因と考えられる。この結果については高圧半導体国際会議で発表を行った。
    赤外発光については強度の時間発展においてその初期過程において励起波長依存性があることが解り、本研究費で光電子増倍管冷却システムを作成し実験を精密化した。そこで価電子、伝導電子帯間の励起を行うと励起後すぐに赤外発光がステップ的に増大することが判明した。これによりブロッホ状態から局在d-電子状態への直接のエネルギー移動が明らかとなった。この過程は励起緩和速度方程式により解析を行い、実験との良い一致を見た。これは我々の配位座標模型の正当性を裏付けるものである。尚この結果はドイツにおいて開かれた第10回3元多元化合物国際会議において発表した。
    d-d発光については発光の励起強度依存性、励起波長依存性、発光強度の時間発展と波長依存性の測定から励起強度に非常に敏感な非指数関数的減衰を精密に測定し、励起多重項状態間の協力による緩和過程による発光ではないかと推論される結果を得た。これは超放射や超発光につながる前駆現象であると思われる。すなわち発光強度を強めると時間依存性の異なる新たな過程が順次現れることを示している。またこの強度は非線形に増大し、寿命も励起強度と共に長くなる。この様にd-電子励起状態同士の協力現象が初めて観測された。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 06452037
  • 半導体の光物性
    競争的資金
  • Optical properties of Semiconductors
    競争的資金