2017 Fiscal Year Annual Research Report
超広帯域シングルショット分光：限界駆動下における非線形光学応答の可視化と制御
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16H04001
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
武田 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 康夫 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 特任准教授 (60578368)
片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80432532)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シングルショット / フェムト秒 / 相変化材料 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、応募者が独自に開発した時間・周波数2次元シングルショット分光技術に高強度・広帯域テラヘルツ（THz）波発生・検出系を組み込み、超広帯域シングルショット分光法を構築する。完成した分光技術を駆使して、極限励起・限界駆動下における電子・格子結合や伝導電子・局在電子の非線形光学応答のダイナミクスを明らかにする。
今年度は、MBEやプラズマスパッタにより高品位な半金属・ナローギャップ半導体薄膜（ビスマスアンチモン系薄膜）を作製し、高強度THz波により、伝導電子の非線形光学応答の検出を行った。THzポンプ－（THz及び光）プローブ分光により透過率変化の励起密度依存性を計測し、ドルーデ解析よりプラズマ周波数の変化を評価した。また、ビスマスアンチモン系薄膜のL点の特異なバンド分散（バンドの底で調和的、バンドの上方で線形的）を考慮し、相対論的な描像で伝導電子の非線形光学応答を評価するとともに、時間発展に伴う伝導電子のダイナミクス、運動量変化によるキャリア増殖の有無を調べた。現在まで、特異なバンド分散に由来した相対論的電子加速、及びZenerトンネリングによる非線形THz応答の観測に成功している。また、相変化材料においては、光ポンプ・THzプローブシングルショット分光により、THz領域に存在するキャリアの非線形応答と相変化ダイナミクスとの関係を見出すことができた。更に、昨年度開発した位相制御THz走査トンネル顕微鏡にTHz位相シフタを組み込み、ナノ空間におけるTHz近接場をその場観察できる手法を開発した。
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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
昨年度の進捗状況を受け、当初研究計画どおりに、光ポンプ・THzプローブシングルショット分光によりカルコゲナイド半導体のキャリアダイナミクスの測定が実行できた。また、ビスマスアンチモン系薄膜を用いて非線形THz応答の観測を行うとともに、開発した位相制御THz走査トンネル顕微鏡を大幅に改良しTHz近接場の評価方法を確立できた。とくに、その結果の一部を2報の学術論文としてまとめた点は十分に自己評価できる。よって、研究の進捗状況は、順調に推移していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果を受け、最終年度は、位相制御THz近接場を用いたTHz走査トンネル顕微鏡を用い、ナノスケールでの高密度相変化ダイナミクスを制御する。また、これまで蓄積した実験結果を統合し、高強度THz波による伝導電子の非線形光学応答の物理現象を明らかにする。昨年度構築したファイバーベースのシングルショット分光においては、ブラッグ回折ファイバーを用いた分散補償、メガヘルツの高繰り返しレーザーによる更なる高フレームレート化を行い、高繰り返しシングルショット分光技術を完成させる。
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Research Products
(15 results)
