Study for carrier dynamics on semiconductor with THz free electron laser
| Project/Area Number |
20K12491
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
川瀬 啓悟 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 主幹研究員 (60455277)
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| Project Period (FY) |
2022-01-04 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 半導体キャリアダイナミクス / 自由電子レーザー / テラヘルツパルス / 半導体 / 光物性 / レーザー |
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| Outline of Research at the Start |
半導体にバンドギャップを超える波長のバルスレーザーを照射すると表面に電子-正孔対が生成され、照射強度を増大させると薄い電子-正孔プラズマが形成される。この表面プラズマは半導体の種類や不純物濃度によりその滞在寿命が大きく異なる。表面プラズマはテラヘルツ領域の光に対してよい反射特性を持っているので、本研究では自由電子レーザーで発生させるテラヘルツパルス列を用いてこの表面プラズマの時間変化、すなわち半導体表面上のキャリアダイナミクスを詳細に計測研究する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間の中断をはさんで、今年度本研究の実施を再開した。引き続き真性半導体に対してフェムト秒レーザーで励起したキャリアのテラヘルツ領域の自由電子レーザーによるダイナミクス計測研究を実施した。特に試料としてガリウムヒ素に対しては、ピコ秒オーダーとナノ秒オーダーのテラヘルツパルスの反射と透過、吸収の測定実験を進め、シリコンやゲルマニウムに対しては、マイクロ秒オーダーの測定を実施した。
これらの実験結果については、国際会議(FEL2022)にて進捗を発表した。また、ガリウムヒ素の反射特性についての論文を現在海外学術誌に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
テラヘルツ領域の電磁波は空気中の水分により強く吸収され、計測結果に影響を及ぼす。そのため、今年度は実験エリアを乾燥空気で満たすための囲いを構築し、取得データの品質が向上し、その結果を投稿中の論文に反映させた。このシステムを引き続き用い、さらに改善することで、今後の計測実験を効果的に進めることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、テラヘルツパルスを用いた実験計測システムを改善することで、さらに詳細な半導体表面における光励起キャリアダイナミクス研究を進める。今後はこれまでに主な研究対象試料であったガリウムヒ素やシリコン、ゲルマニウムに加えて、他の半導体試料の利用も検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
