2021 Fiscal Year Research-status Report
Science of local optical-to-terahertz wave conversion in low dimensional nanomaterials
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18KK0140
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
斗内 政吉 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40207593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芹田 和則 大阪大学, レーザー科学研究所, 特任助教 (00748014)
村上 博成 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (30219901)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / ナノカーボン / フェムト秒パルスレーザー / 励起子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノチューブ内で実現される一次元電荷ダイナミクスの解明は、次世代高速デバイスの進展に大きく貢献することが期待される。本研究では、これまでに、高度に配列した半導体カーボンナノチューブを用いて、光スイッチを開発し、そのフェムト秒レーザー励起によるテラヘルツ波の観測に成功し、その特性からエキシトンの乖離が高速光電荷運動に大きく関係しチエルことを見出し、Nano Lettersに掲載されるなどの成果を上げてきた。今年度は、さらに配向角度を制御した光スイッチを作製し、その特性から高速一次元光電荷移動の特性を明らかにした。現在、その理論的検討を共同研究者を進めており、令和4年度に投稿予定である。また、金属系ナノチューブのテラヘルツ複素導電率の評価を実施し、シリコン基板とMgO基板上のナノチューブのテラヘルツ物性の温度依存性を調べた。その結果、MgO基板上のナノチューブへは、基板表面から電子が移動し、その物性に大きく影響を及ぼすことを見出した。それらをまとめた論文の投稿準備が整った。また、ナノ材料として、GaInN/GaN 多層量子井戸構造の光に対するテラヘルツ波発生機構の検討を行い、本来禁止されている1h-1e遷移が内部ひずみにより緩和され、自由電子となることでテラヘルツを発生していることを見出した。現在、そのれらの理論的検討を行っている。また、光励起によるテラヘルツ波の発生が、音響フォノンの励起と消滅によることを明らかにし、ナノスケール精度でのGaN層の膜厚評価に利用できることを明らかにした。
その他、テラヘルツ発生の基本原理を、微小ダイポールフェーズアレーモデルにより説明し、これまで不明であった半導体表面からのテラヘルツ波放射が、フェーズアレー効果によるもであることを解明した。
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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、コロナ渦の影響で共同研究国に研究者を派遣できずに若干の遅れを伴ったが、米国からの共同研究者来日時に必要試料の提供を受けることができたため、シリコン基板とMgO基板上のナノチューブのテラヘルツ物性の温度依存性を進めることができ、遅れを取り戻すことができた。現在、論文執筆中であり、順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ渦による遅れを取り戻すことができたので、順調に論文執筆予定である。また、成果発振のため、ハイブリッド形式による国際シンポジウムを6月に開催する予定である。
最終的な実験を取りまとめるため、今年度中に研究員を派遣し、不足しているデータの取得を完了する。
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| Causes of Carryover |
令和3年度はまだコロナ禍の影響で研究員を派遣できず、最終的な取りまとめができなかった。令和4年度に、研究員を派遣し最終的な取りまとめを行う。
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