ダイヤモンドのスピン軌道相互作用の効果が明らかに ―光電デバイスへの応用に貢献―京都大学，サクレ大学，ソルボンヌ・パリ・ノール大学
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京都大学などのグループは、ダイヤモンドの光吸収スペクトルを従来にない高精度で取得、アクセプタに束縛された励起子の微細構造におけるスピン軌道相互作用の効果を明らかにした。この成果は次世代材料の量子センサ、光電デバイスなどとして注目されるダイヤモンド、窒化物、二次元物質を含む半導体の基礎物性の理解に大きく貢献する。
半導体への光照射で生成する電子と正孔の対である励起子の挙動を見ることで、粒子系の相互作用を調べることができるが、実験的な難しさでダイヤモンドの励起子に対するスピン軌道相互作用の効果は20年以上理解が一致しなかった。
本研究グループは、アクセプタとしてホウ素を添加した青色ダイヤモンド中の束縛励起子の微細構造を光吸収により観測することで高精度化を図った。また理論計算と比較し、半導体中のアクセプタ束縛励起子におけるスピン軌道相互作用の大きさの決定に初めて成功。ダイヤモンド中のホウ素アクセプタ束縛励起子の微細構造に関する論争に終止符を打ち、半導体中のアクセプタ束縛励起子におけるスピン軌道相互作用の効果を世界で初めて明らかにした。
