2019 Fiscal Year Annual Research Report
室温テラヘルツ利得をもつ半導体超格子の構造精巧化と外部共振器制御
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17H03232
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
鵜沼 毅也 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20456693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉山 泰宏 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50707312)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 半導体超格子 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の構造精巧化に関する成果を発展させ，ミニバンド間相互作用の強い超格子構造における電子状態とテラヘルツダイナミクスの間の対応関係を系統的に調べた。GaAs系超格子試料の積層方向に直流電圧を印加してミニバンド間相互作用の強さを変化させながら，近赤外光の連続波照射による光電流スペクトルを測定したところ，低い印加電場に対してはエネルギー準位の間隔がほぼ比例しながら変化し，より高い印加電場に対しては離散的準位が徐々に消滅していく様子が観測された。この実験結果は，ミニバンド間相互作用によって空間的に著しく広がった波動関数をもつ電子状態の振る舞い（昨年度のシミュレーション結果）とよく一致する。一方，近赤外光のパルス照射によるテラヘルツ放射波形を測定したところ，低い印加電場に対しては電子が数回のブロッホ振動を行い，より高い印加電場に対しては電子がミニバンド間でジーナートンネリングする様子が観測された。低温（摂氏-193度）から室温（摂氏27度）までにおいて，離散的準位とブロッホ振動は同じ印加電場範囲に現れ，振動の初期位相は温度に依らず通常とはほぼ90度だけシフトしていることが明らかになった。さらに，温度上昇に伴う電子状態のブロードニング効果について考察した。
以上の内容は，昨年度に得られた新しい物理的理解を実験的に固め，応用上重要な室温まで拡張した成果である。それに加えて共振器制御の観点からは，GaAs系超格子試料に組み込む外部共振器の形状を変更して共振周波数を調節し，また，超格子内の電子密度を高めた場合の多体効果がテラヘルツ放射においてどのように現れるのかを調べた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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