強誘電体,化合物半導体光屈折結晶の光パレス応答と材料物性の関係

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650031
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 沢田 孝幸 北海道大学, 量子界面エレクトニクス研究センター, 教授 (40113568)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 氏原 紀公雄 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017351)
• Keywords: 光屈折効果 / 光パルス応答 / 過渡光電流 / 熱刺激電流 / 4準位モデル / BSO / GaP

Research Abstract

今年度は、BSO,GaP結晶の光パレス応答の測定と材料物性の評価を行い、以下の新たな知見を得た。
1.BSO結晶のパルス光に対する光屈折性の評価;サブナノ秒領域の書き込みパルス光に対する過渡回折応答について、波形,速度,回折効率の干渉縞間隔依存性,照射光量依存性,温度依存性,広範囲に調べた結果、(1)回折光の過渡応答は、サブμsの早い立ち上がりとオ-バ-シュ-トおよびms領域の遅い立ち上がりで特徴づけられる2段階応答を呈すること、(2)回折光強度のオ-バ-シュ-トは、キャリアのダイナミクスによって説明されること、(3)遅い立ち上がりの時定数は、干渉縞間隔,照射光量には依存せず、一方、顕著な温度依存性を示すことから、比較的浅いトラップによるキャリアの捕獲・熱的再励起を反映したものであることを明らかにした。2.GaP結晶の光パルス応答の評価;計算機シミュレ-ションから屈折率格子の書き込み時間と照射光量の関係が明らかにされ、GaPではサブnsのパルス光による2光波混合が可能であることが示された。
3.光屈折結晶の電気的・光学的基本特性の評価;(1)定常光,パルス光照射下における光電流特性の比較から、GaP,BSO結晶の基本的光屈折性が大きく異なることを明らかにした。(2)連続光によるGaP結晶中への屈折率格子の書き込みから、イオン化アクセプタ密度が3x10^<14>cm^<-3>であることを明らかにした。
4.捕獲準位の同定および光パルス応答の計算機シミュレ-ション;(1)熱刺激電流の測定により、光パルス応答を支配するトラップの捕獲断面積,活性化エネルギ-を決定した。(2)BSO結晶の光パルス応答に対するモデルとして、ドナ-,イオン化アクセプタ,2種類の浅いトラップのダイナミクスを考慮した「4準位モデル」を提唱し、このモデルが回折光の応答波形,速度,温度依存性の全てをよく再現すルことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] T.Hirao: "On the dependence of photorefractive response time on index grating spacing" Optics Communications. 82. 83-88 (1991)
• [Publications] K.Okamoto: "Transient Response of Photorefractive Gratings Formed in BSOs by Short Light Pulses" Optics Communications.