2021 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツパルスを用いた超高速実空間イオン制御に関する研究
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19K03701
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
南 康夫 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60578368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末元 徹 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 客員研究員 (50134052)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 超高速現象 / イオン伝導体 / 光物性物理学 / 高強度テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超イオン伝導体中では可動イオンがポテンシャル障壁によりトラップされており、電圧の印加によって可動イオンはポテンシャル障壁を乗り越えてホッピングしながら移動することが知られている。本研究では、室温で超イオン伝導体にピコ秒のテラヘルツ波パルスを照射して可動イオンを移動させ、直流電流を誘起する。そして、誘起された電流を直接的に電流計で計測し、可動イオンのピコ秒のダイナミクスを明らかにすることを目的とする。特に、室温でマクロな電流を誘起し、それを計測することができれば、イオンの運動を利用した超高速スイッチング素子の基礎を構築できる。
2021年度は、2020年度に引き続き、テラヘルツ波の照射による可動イオンの移動について、シミュレーションと半定量的な解析を行った。テラヘルツ波のキャリア・エンベロープと電場の相対位相の関係を変調してシミュレーションを行い、可動イオンのダイナミクスについて研究した。また、シミュレーションと実験とでテラヘルツ波の強度と誘起される電流値が大きく異なることがわかったため、その原因について調べた。熱の影響で可動イオンが動きやすくなっていることが有力であるが、例えば、実験に用いた試料が単一結晶でないことから、スピネル構造をもつアルミナ結晶内に不純物が存在し、可動イオンのみならず、電子が光励起されている可能性など他の寄与についても検討した。特に、不純物のキャリアは低フォトン・エネルギーでの光励起が起こるため、フォトン・エネルギーが小さいテラヘルツ波の照射によってキャリアが励起されている可能性が示唆された。
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