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Emission of terahertz waves in solids: Application to materials science

Research Project

Project/Area Number 18H01858
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Kida Noriaki  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30587069)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywordsテラヘルツ波 / 強誘電体 / 磁性体 / フェムト秒レーザー / イメージング / テラヘルツ電磁波 / 有機強誘電体 / 光誘起相転移 / ドメイン
Outline of Final Research Achievements

In this work, we developed a new method for extracting photoinduced polarization (magnetization) dynamics and polarization vector using terahertz radiations emitted from ferroelectrics (ferromagnets) upon irradiation of a femtosecond laser pulse. Especially, we achieved high-efficiency terahertz radiation originating from the photoinduced neutral-to-ionic transition (photoinduced phase transition), narrow-band terahertz radiation originating from the molecular vibration via the photoinduced insulator-to-metal transition, and detection of a three-dimensional polarization vector in a thin film of organic films using the emission of the terahertz waves.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発したテラヘルツ波放射を利用した分極ベクトル検出手法は、強誘電体デバイスの非破壊・非接触評価法の一つとして、将来利用されることが期待できる。また、強誘電体だけでなく、強磁性体など、他の物質にも適用可能な汎用的手法として活用できる側面を有している。さらに、本研究では光誘起相転移を用いた新しい原理によるテラヘルツ波放射現象を発見した。この原理を用いることにより、今後、テラヘルツ放射素子の高強度化ならびに汎用化が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Terahertz-Field-Induced Changes of Electronic States Associated with a Polarization Modulation in BiFeO32021

    • Author(s)
      Sono Naoki、Kinoshita Yuto、Kida Noriaki、Ito Toshimitsu、Okamoto Hiroshi、Miyamoto Tatsuya
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 90 Issue: 3 Pages: 033703-033703

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.033703

    • NAID

      210000158841

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    • Author(s)
      Kinoshita Yuto、Sotome Masato、Miyamoto Tatsuya、Uemura Yohei、Arai Shunto、Horiuchi Sachio、Hasegawa Tatsuo、Okamoto Hiroshi、Kida Noriaki
    • Journal Title

      Physical Review Applied

      Volume: 14 Issue: 5 Pages: 054002-054002

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.14.054002

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      貴田徳明, 宮本辰也, 岡本博
    • Journal Title

      日本物理学会誌

      Volume: 74 Pages: 459-473

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      Sotome M.、Kida N.、Horiuchi S.、Okamoto H.
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 98 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/physreva.98.013843

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      園直樹, 大瀧貴史, 北尾貴之, 山川貴士, 森本剛史, 宮本辰也, 貴田徳明, 岡本博
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      高村直幹, 大瀧貴史, 宮本辰也, 貴田徳明, 梁生平, 高橋幸裕, 長谷川達生, 岡本博
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      梁生平, 高村直幹, 吉持遥人, 須田理行, 山本浩史, 宮川和也, 鹿野田一司, 森初果, 宮本辰也, 岡本博
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      鈴木博貴, 大瀧貴史, 園直樹, 森本剛史,宮本辰也,高橋幸裕,貴田徳明,岡本博
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      宮本辰也,北尾貴之,山川貴士,園直樹, 森本剛史,大瀧貴史,貴田徳明,岡本博
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      園直樹, 北尾貴之, 山川貴士, 森本剛史, 宮本辰也, 寺重翼, 伊藤利充, 岡邦彦, 笹川崇男, 貴田徳明, 岡本博
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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