液体ヘリウム表面の2次元電子によるテラヘルツ電磁波の発生と検知

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655133
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 矢山 英樹 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (60166840)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新井 敏一 九州大学, 高等教育総合開発研究センター, 助手 (80333318)
• Keywords: 2次元電子系 / 液体ヘリウム / テラヘルツ / 電磁波 / マイクロ波 / ミリ波 / 発振器 / 検波器

Research Abstract

本研究の最も大きな目的は、液体ヘリウム面上の2次元電子からのテラヘルツ電磁波を直接観測することである。それには、テラヘルツ電磁波をカーボンのボロメータで受け、温度の上昇を観測するのが最も簡単である。しかし、昨年度行なった実験では、昨年度の実験で同軸ケーブルからの熱の進入で温度が上昇してしまい、本来の温度上昇と区別できないという問題があった。これを解決するために本年度はまず、ケーブルの直径を小さくし、材料としてキュプロニッケルを用いることにより熱の進入を極小にした。しかしそれでもなお、低周波の電磁波による加熱効果が重畳により、本来のテラヘルツ電磁波の放射による発熱かどうかの判定が難しいためこれを差し引くための工夫を行なった。現在、この方法で電磁波の検知を行なう実験を継続しているが、ボロメータの感度の向上が課題となっている。この点の解決は、セルを大型にし放射電磁波のパワーを増大することによって達成できると考えており、現在新しいセルを計画中である。また、電磁波の放射とは逆の現象すなわち「検波」ができることを確認する必要がある。そのため、2次元電子系に高周波の電磁波を印加したときの低周波伝導度の変化を測定することを行なった。これに関しては、ホットエレクトン励起による変化は観測されたが、直接的なレベル間遷移による変化はまだ観測されていない。これは、励起状態を作り出すには100GHzの周波数が必要であるのに、現有マイクロ波装置の周波数上限がおよそ10GHzであることが原因であるため、より低周波で励起が可能な1次元電子系を用いた実験を計画している。