テラヘルツ領域コヒーレント現象マイクロプロービング

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12554010
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 溝口 幸司 大阪市立大学, 工学部, 助教授 (10202342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細田 誠 大阪市立大学, 工学部, 教授 (80326248) ; 金 大貴 大阪市立大学, 工学部, 助手 (00295685) ; 中山 正昭 大阪市立大学, 工学部, 教授 (30172480)
• Keywords: テラヘルツ / コヒーレントフォン / マイクロプロービング / ウムクラップ過程

Research Abstract

本研究では、超短時間領域のコヒーレントフォノンおよび光励起キャリアをプローブとして、半導体材料やデバイスを評価するような、「テラヘルツ領域コヒーレント現象マイクロプロービング」装置の試作を目的としている。初年度は2色ポンプ・プローブ型時間分解分光装置を構築する。
1.2色ポンプ・プローブ型時間分解分光装置の試作
画像計測機能を待たせたテラヘルツ領域マイクロプロービング装置については、次年度以降で行い、本年度は、マクロ量の測定が可能な基本的な装置を立ち上げた。チタンサファイア・パルスレーザーの基本波、2倍波および3倍波を用いた、2色ポンプ・プローブ時間分解測定装置を作成した。基本波のパルス幅は80フェムト秒以下であり、2倍波のパルス幅は200フェムト秒以下であった。ただし、2倍波のパルスについては、まだパルス保障のプリズムペアを用いて、パルス幅を狭くしいない。ポンプ・プローブ測定に必要なエレクトロニクス測定装置は、主に研究室に現存する物品を使用した。
2.コヒーレントフォノン波束および光励起キャリアのダイナミクスの測定
ポンプ光およびプローブ光の波長を変え、コヒーレントフォノンや光励起キャリアの生成領域および検出領域を深さ方向に選択することで、光励起キャリアの拡散ダイナミクスまたフォノン波束の伝搬ダイナミクスの研究を行った。このフォノン波束の伝搬ダイナミクスを応用することで、マクロ量である、半導体材料中の音響フォノンの分散曲線、音速測定、および半導体薄膜の膜厚の評価ができることを確認した。特に、2色ポンプ・プローブ時間分解測定装置を用いて、長周期超格子中のフォノンパルスの伝播を観測した。その結果、観測波長による波数が、ブリルアンゾーンから外れた場合、コヒーレントフォノンはウムクラップ過程を通して観測できることが分かった。

Research Products

• [Publications] H.Takeuchi,K.Mizoguchi,M.Nakayama,K.Kuroyanagi,and T.Aida: "Initial Phase Difference between Coherent GaSb-like and AlSb-like LO Phonons in GaSb/AlSb Superlattices"Abstracts, 25th International Conference on the Physics of Semiconductors. H70-H70 (2000)
• [Publications] H.Takeuchi,K.Mizoguchi,M.Nakayama,K.Kuroyanagi,and T.Aida: "Coherent Longitudinal Optical Phonons in GaSb/AlSb Superlattices"Special Issue, Memoirs of the Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University. 57. 292-293 (2000)
• [Publications] H.Takahashi,and M.Hosoda: "Frequency domain spectroscopy of free-space terahertz radiation"Applied Physics Letters. 77. 1085-1087 (2000)