サブゼミ「光で探る物質の電子状態」テキスト(第54回物性若手夏の学校(2009年度),講義ノート)

Abstract

物性物理学において、光を用いて物質の電子伏態や格子振動などを研究する手法は「光物性」と呼ばれています。このサブゼミでは光物性の基礎を解説します。第1回ゼミでは物質に含まれる電子と光(電磁波)の相互伸用が古典電磁気学と量子力学によってどう理解でき、それが金属や半導体などの光学的性質にどう反映されるのか説明します。その応用例として液晶ディスプレイに多用されている「透明電極」、つまり天然には存在しない「透明な金属」を作る原理を解説します。第2回では、冒頭に第1回の内容を復習した後、主に赤外線領域の光を使った私たちの光物性研究の内容について紹介していきます。まずなぜ光の中でも特に赤外線を用いるのかを説明した後、実際に観測される赤外スペクトルの例として巨大磁気抵抗を示す物質Tl_2Mn_2O_7での結果を紹介します。その後電子間の強い相互作用のために特異な物性を示す「強相関電子系」物質の中でも特に、「重い電子系」と呼ばれる希土類化合物について、その電子状態を赤外分光で研究した結果を解説します。さらにシンクロトロン放射光を高輝度な赤外光源として用いた、高圧での強相関電子物質の赤外分光研究についてお話しします。以上より光を用いた電子状態研究の基礎を学んでいただくことを目標とします。