2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリカルTHz波による二次元電子系局所励起効果の解明
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15H03673
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
野村 晋太郎 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90271527)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三沢 和彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80251396)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 半導体 / 二次元電子系 / 偏光状態任意操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は外部から完全にコントロールされた光の強度、偏光および位相情報を二次元電子系の軌道角運動量とスピンへ転写し新たな量子状態の制御手法を確立することである。そのために、(1)ベクトル波形整形ねじれ偏光パルス・円偏向THz電磁波を極低温中で局所照射する手法を新規に開発し、(2) GaAsヘテロ接合中、もしくはMoS2等の遷移金属ダイカルコゲナイド中の二次元電子系試料を作製し、(3) その局所照射効果を空間マッピングして、時間反転対称性の破れに起因する新規な光-物質相の研究を行う。
本年度は、液晶空間光変調器に入射して二つの直交する偏光の位相を各波長成分に対して独立に制御するセットアップを用い、顕微鏡対物レンズ等で加わる周波数チャープと偏向の乱れを解消するために、多光子パルス内干渉法を用いて、フェムト秒パルス中のスペクトル位相を評価し、光パルスの二次分散と一次分散補正を行った。電子密度を可変のGaAsヘテロ接合ホールバー試料を作製し、ゲート電圧と電子密度の関係を得た。ベクトル波形整形ねじれ偏光パルスをGaAsヘテロ接合ホールバー試料に照射し、光起電圧の励起波長依存性を調べ、バンドギャップ以下の非共鳴励起下の誘導ラマン過程による信号に着目して研究を実施した。光起電圧が入射パルスエネルギーに対して線形な領域に対して、光起電圧の励起パルス二次分散量依存性を調べ、パルス幅が長い程、大きな光起電圧を観測した。さらに、このパルス光のTHz帯の回転周波数に依存して変化する光起電圧を観測した。この信号の起源については現時点では不明であり、さらに測定データを積み重ねる必要がある。
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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
平成２８年度には、(1) 前年度に構築したベクトル波形整形ねじれ偏光パルスの局所励起のためのシステムについて、多光子パルス内干渉法を用いてフェムト秒パルス中のスペクトル位相を評価して、光パルスの二次分散と一次分散補正を空間位相変調器により行った点、(2) 新たに作製した電子密度を可変のGaAsヘテロ接合ホールバー試料を用いて、(3) 誘導ラマン過程による信号を観測し、パルス光のTHz帯の回転周波数に依存して変化する光起電圧を観測した点において、概ね当初計画通りに進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
ベクトル波形整形ねじれ偏光パルスをGaAsヘテロ接合ホールバー試料に照射してパルス光のTHz帯の回転周波数に依存して変化する光起電圧を観測したことは、時間反転対称性の破れに起因する新規な光-物質相の研究を行うという本研究の目的と照らしあわせてポジティブな結果である。しかし、現時点では得られた信号の起源ははっきりしない。従って、今後さらに測定データを積み重ねて研究を進め、その起源を解明していく。
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