2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02621
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
戸田 泰則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00313106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小田 研 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70204211)
土屋 聡 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80597633)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光渦 / トポロジカル光波 / 高温超伝導 / 光誘起相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではビーム断面に特異点を有する光渦の空間特異性を超伝導の光誘起相制御に対して活用し、従来のレーザー光波では実現困難な時空間で変調された準安定電子状態を創出するとともに、相制御のもたらす新規物性および新機能を開拓することを目的として研究を進めてきた。
昨年度までに計画の基盤となる光誘起超伝導相抑圧とその応答解析をビスマス系高温超伝導体（Bi2212）試料に対して実施し、結果にもとづいて光渦を相抑圧パルス（相制御パルス）とする3パルス型のポンププローブ分光を構築した。今年度は本手法を用いたBi2212のコヒーレントクエンチ分光を実施し、時空間で変調された光誘起超伝導の創出に成功した。
超短パルス光を用いて超伝導体を励起するとき、励起強度が十分弱ければ超伝導を破壊することなく光学応答変化（過渡応答）を通して電子状態を観測できる。他方、光照射領域の超伝導を破壊するような強励起を行うと、常伝導への瞬時的なクエンチが起こる。過渡常伝導の空間分布は光波の強度分布を反映するので、リング状の強度分布を持つ光渦パルスを使って超伝導を破壊すると、強度暗点領域に残る局在超伝導を生成できる。この時空間で変調された光“渦”誘起超伝導は、相破壊パルス到着後2ピコ秒経過したときの過渡応答で確認され、強度暗点の有無に応じた差異が観測された。通常光波によるクエンチ結果は、超伝導相が破壊されるため常伝導応答が支配的となる。これに対して光渦でクエンチしたときの過渡応答は、超伝導応答が観測され、暗点領域でクエンチされずに残留する超伝導を確認できる。本成果は光波の空間制御性を活用した新しいタイプの空間変調光誘起相転移を実現しており、例えば従来技術では電子機能を損なわずに作製することが困難な回路構造をプロセスフリーで実現できる点で応用上の高い意義を持つ。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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