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松本 貴裕*; 杉本 秀彦*; 大原 高志; 徳光 昭夫*; 冨田 誠*; 池田 進*
Physical Review B, 103(24), p.245401_1 - 245401_9, 2021/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the quantum entangled state of two protons terminating on a silicon surface. The entangled states were detected using the surface vibrational dynamics of nanocrystalline silicon with inelastic neutron scattering spectroscopy. The protons are identical, therefore the harmonic oscillator parity constrains the spin degrees of freedom, forming strongly entangled states for all the energy levels of surface vibrations. Compared to the proton entanglement previously observed in hydrogen molecules, this entanglement is characterized by an enormous energy difference of 113 meV between the spin singlet ground state and the spin triplet excited state. We theoretically demonstrate the cascade transition of terahertz entangled photon pairs utilizing proton entanglement.
松本 貴裕*; 野又 郁実*; 大原 高志; 金光 義彦*
Physical Review Materials (Internet), 5(6), p.066003_1 - 066003_9, 2021/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)The hydrogen isotope deuterium has attracted special interest for the manufacture of silicon (Si) semiconductors as well as for the synthesis of isotopically labeled compounds. However, the efficient production of D or H deuteride in a controlled manner is challenging, and rational H isotope enrichment protocols are still lacking. Here, we demonstrate a highly efficient exchange reaction from H to D on the surface of nanocrystalline Si. Fourfold enrichment of D termination was successfully achieved by dipping n-Si into a dilute D solution. By determining the surface-localized vibrational modes for H-and D-terminated n-Si using inelastic neutron scattering spectroscopy, we found that the physical mechanism responsible for this enrichment originates from the difference in the zero-point oscillation energies and entropies of the surface-localized vibrations.
松本 貴裕*; 大原 高志; 杉本 秀彦*; Bennington, S. M.*; 池田 進*
Physical Review Materials (Internet), 1(5), p.051601_1 - 051601_6, 2017/10
被引用回数：2 パーセンタイル：7.76(Materials Science, Multidisciplinary)We identified twin split scattering spectra in hydrogen-terminated nanocrystalline silicon by using inelastic neutron scattering spectroscopy. A standard theoretical analysis based on the localized wave function of hydrogen in not sufficient to explain this duality. We show that this duality originates from the cooperative motion of hydrogen and silicon.
鈴木 淳市; 大沼 正人*; 松本 貴裕*
Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.303 - 305, 2001/05
光るシリコンとして注目されるポーラスシリコンの発光メカニズムを解明するため、中性子及びX線小角散乱実験を行った。その結果、以下のことを明らかにした。ポーラスシリコンは、約2nmのシリコン微結晶より構成される。微結晶表面には、約0.1nmの水素・重水素層がある。微結晶サイズは、ポロシティーの増大に伴い、線型的に減少する。微結晶表面終端水素の種類は、微結晶の構造に影響を及ぼさない。ポーラスシリコンの発光特性は、これらの構造特性に対応し、シリコンの量子サイズ効果と表面フォノンを考慮したエネルギーバンドモデルにより説明できる。
松本 貴裕*; 鈴木 淳市; 大沼 正人*; 金満 義彦*; 舛本 泰章*
Physical Review B, 63(19), p.195322_1 - 195322_5, 2001/05
被引用回数：57 パーセンタイル：89.88(Materials Science, Multidisciplinary)ナノクリスタルシリコンの光吸収スペクトルを光透過法,吸収法,小角散乱法により決定した。その結果、ナノシリコンは、量子サイズ効果を持つ間接遷移型の半導体であることが示された。また、小角散乱によりバンドの広がりがナノシリコンサイズの1.6乗に比例することを明らかにした。
