SHGによる固体表面系の相転移の研究

• Project/Area Number: 03640295
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 水谷 五郎 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30183958)
• Project Period (FY): 1991
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1991)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1991: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 第二高調波発生 / 秩序 / 乱れた系 / 相転移 / 散乱 / 銅フタロシアニン / インジウム・リン / ガリウム・ヒ素

Research Abstract

SHG(第二高調波発生)による固体表面系の秩序および相転移現象に伴う秩序の変化の研究をするために以下の準備および研究を行った。
1)まず低温での表面系の秩序を探るため、試料冷却に使用する冷凍機を購入し、これに装着する試料ホルダ-を製作、またこれを収納する真空容器を設計した。これはまもなく完成する。これができれば広い温度範囲で表面系の秩序を探る実験ができる。
2)ガラス上に蒸着したCuPc薄膜の配向状態をSHGを用いて調べた。CuPc薄膜は通常言われているような反転対称性のあるαー型結晶ではなく、基板の法線方向に対称性が崩れた配列をしていることがわかった。またCuPcの分子面は基板面とほとんど垂直であることがわかった。
3)へき開InP(110)面の表面SHGを空気中で観測した。これを行うにあたっては、強いバルクのSHGおよび電気四重極子分極によるSHGを、偏光依存性を利用して取り除いた。へき開2〜3時間以内のInP(110)表面の有効非線形感受率はx^<(2)>_<zzz>〜3×10^<ー15>esuであり、その他の成分は小さい。しかしまた数日たつとその他の成分が無視できなってくる事もわかった。これはInP表面の酸化による表面の対称性の変化が観測されている結果と考えられる。また同様の測定をGaAs(110)へき開面について行ったが、x^<(2)>_<zzz>の値は小さく、またSHG勉度の時間変化も観測されなかった。この違いは酸化により生ずる表面状態がInPでは基本光の光子エネルギ-と共鳴している為であると考えられる。
4)秩序とSHG強度の関係についての理論計算をおこなった。乱れた系では秩序の保たれる距ξに依存して散乱SHG強度の散乱角依存性が変化することがわかった。またこのような計算の結果を実験的に検証する典型例としてSi_<1ーx>Ge_x混晶系での実験を進めている。