研究室の教育・研究の概要

研究室概要

　本研究室は，光によって物質中に生成された励起子系が示す様々な性質を理論的に明らかにすることを目標としています．具体的には，光によって半導体中に励起された電子正孔系の多体効果に関する研究に取り組んでいます．平成23年8月に発足した新しい研究室です．

教育

　学位論文に向けた日頃の研究指導に加え，研究を進めるうえで基礎になる電磁気学・量子力学・統計力学に関するゼミを行います．これによって学部時代に物理学を専門に勉強してきていない学生にも円滑に研究に取り組めるよう配慮します．論文執筆や学会発表を通してプレゼンテーション能力の向上だけでなく，責任感，使命感，達成感を体験してもらいたいと思います．

研究テーマ

1. 半導体ナノ結晶におけるキャリアマルチプリケーション
   
   　光の持つエネルギーを直接電力に変換する太陽電池は，限りある地球資源を有効利用する，環境に優しいエネルギー源として近年社会的に注目を集めています．現在市場に出回っている太陽電池の多くは単一のpn接合から構成されており，その変換効率の限界はSchockley-Queisser限界と呼ばれる約30％を超えることはできないことが知られています．キャリアマルチプリケーションは，一つの光子から複数の電子正孔対を生成する現象であり，Schockley-Queisser限界を超える光電変換効率を持つ太陽電池を作ることを可能にする現象の一つと考えられています．
   　本研究室では，半導体ナノ結晶におけるキャリアマルチプリケーションを非平衡統計力学における射影演算子法に基づいて理論的に明らかにしていきます．


2. 高密度励起子系における巨視的量子現象
   
   　光によって半導体中に生成された電子と正孔は，クーロン相互作用の為に励起子と呼ばれる束縛状態を作ります．励起子は，平均励起子間距離が励起子のボーア半径に比べ十分に長い場合，ボーズ粒子として振舞います．したがって熱的ドブロイ波長が励起子間距離と同程度になる低温では励起子はボーズ・アインシュタイン凝縮（BEC）を起こすものと予想されています．しかし極低温の励起子を実験的に生成することは非常に難しいため，励起子BECを直接観測したという決定的な実験は未だ行われていません．
   　本研究室では，励起子BECに代表される高密度励起子系における巨視的量子現象を光学スペクトルの観点から明らかにしていきます．

研究概要を説明する図

最近の研究業績

T. J. Inagaki, A. Miyake and M. Aihara, Ring shaped photoluminescence profiles in two dimensional semiconductors, J. Phys. Soc. Jpn. 76, 114705 (2007).

K. Mizoo, T. J. Inagaki, Y. Ueshima and M. Aihara, Enhancement of the electron-hole BCS order by energy band anisotropy in highly photoexcited semiconductors, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 044401, (2006).

K. Mizoo, T. J. Inagaki, Y. Ueshima and M. Aihara, Effects of effective mass anisotropy and effective mass difference in highly photoexcited semiconductors, J. Phys. Soc. Jpn. 74, 1745-1749 (2005).