2003 Fiscal Year Annual Research Report
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13GS0002
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 弘昌 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田邊 匡生 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333840)
四方 潤一 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (50302237)
須藤 建 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60006236)
倉林 徹 (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (90195537)
ピヨトル プロトカ (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (70270501)
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| Keywords | フォノン / テラヘルツ / パラメトリック / ラマン / バリスティック / 電子デバイス / 分子層エピタキシー |
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| Research Abstract |
本研究プロジェクトでは,テラヘルツ(THz)帯のフォノンを制御・活用した小型・高性能THzデバイスを創出し,新しい応用展開に基づく新学際領域の創成を目的としている。昨年度までに,開発した周波数可変THz波光源やコヒーレントラマン分光システムを用いて生体分子を中心にTHz帯分光情報の収集を進め,新しい特徴的な振動ピークを見出しつつある.
今年度は,まず新たな非線形光学材料(GaP,GaSe,ZnGeP_2等の半導体結晶および有機非線形結晶DAST)を用いた差周波発生(DFG)を検討し,超広帯域(サブTHz〜20THz)局波数可変のナノ秒パルスTHz波発生を実現した.また,高効率動作を目的とする導波路型半導体(GaP系)についても,DFG-THz波発生を確認し,ピーク周波数の導波路サイズ依存性を観測した.さらに,連続(CW)THz波発生を目的とする半導体電子デバイス(分子層エピタキシー技術に基づくTUNNETTダイオード)については,走行層距離や共振器構造の最適化設計・製作を行い,210〜510GHzの室温CW発振を実現した.光波からのアプローチとしては,ピコ秒パルス動作・CW動作の双方が可能な,半導体レーザーと光ファイバー増幅器に基づく高出力2波長光源システムを独自に開発し,周期分極反転LiNbO_3結晶中でのDFGにより,1-2THz領域において周波数可変で高繰り返し(〜100MHz)のピコ秒パルスTHz波発生とCW-THz波発生に成功した.一方,ラマン効果を利用したTHz帯振動分光の研究としては,誘導ラマン利得分光(ストークス光増幅)によってベンゼン等の液体分子や糖水溶液のスペクトル測定を行い,THz帯振動バンドを観測した.また,既に構築したコヒーレント・反ストークスラマン分光(CARS)システムを用いて,偏光特性利用した液体試料の計測を行い,液体試料で問題となる非共鳴バックグランドを低減した,コントラストの高いピーク検出に成功した。さらに,強誘電体超格子構造の周期に依存した特異なフォノンの振る舞いを,THz帯振動のCARS測定によって初めて見出した.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] J.Shikata: "The generation and linewidth control of terahertz waves by parametric oscillation"Electronics and Communications in Japan, Part 2. 86・5. 52-65 (2003)
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[Publications] P.Plotka: "240-325-GHz GaAs CW fundamental-mode TUNNETT diodes fabricated with molecular layer epitaxy"IEEE Trans.Electron.Devices. 50・4. 867-873 (2003)
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[Publications] T.Tanabe: "Tunable terahertz wave generation in the 3- to 7-THz region from GaP"Applied Physics Letters. 83・2. 237-239 (2003)
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[Publications] S.Haidar: "Electro-optic tuning of a periodically poled LiNbO_3 optical parametric oscillator and mixing its output waves to generate mid-IR tunable from 9.4 to 10.5 μm"Optics Communications. 229. 325-330 (2004)
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[Publications] T.Tanabe: "Characteristics of terahertz-wave generation from GaSe crystals"Journal of Physics D. 37・2. 155-158 (2004)
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[Publications] J.Nishizawa: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Material Science in Semiconductor Processing. 7(印刷中). (2004)
