2013 Fiscal Year Annual Research Report
半導体結合共振器による面型テラヘルツ波発生素子の研究
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22360030
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
北田 貴弘 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 特任准教授 (90283738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井須 俊郎 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 特任教授 (00379546)
森田 健 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30448344)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | テラヘルツ/赤外材料・素子 / 微小共振器 / 非線形光学応答 / MBE、エピタキシャル / 半導体ナノ構造 |
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| Research Abstract |
半導体多層膜結合共振器による面型テラヘルツ波発生素子の実現を目指し、本年度は、多層膜構造の不均一の影響をシミュレーションにより評価するとともに、量子ドットを埋め込んだ結合共振器のテラヘルツ波発生特性を実験的に評価した。昨年度の結果から、多層膜構造成長時の成長速度のわずかな変化に起因した各層の厚さの不均一がモード形成に大きな影響を与えることがわかった。そこで本年度は、膜厚の不均一量と、モード周波数差、差周波分極の大きさ、発生するテラヘルツ波強度の関係を、伝達マトリックス法を用いたシミュレーションで評価した。結合共振器を構成する上下のブラッグ反射多層膜の厚さが数%異なるだけでも、２つのモードの周波数間隔は明瞭に広がり、モード光の内部電場の空間的重なりが小さくなるため、差周波分極は小さくなった。発生するテラヘルツ波強度は、分極反転した構造と非反転構造でその影響が著しく異なった。不均一性により発生するテラヘルツ波が高周波化されると、互いの共振器層で生じる分極を打ち消し合う効果が変化するためであった。AlAsを共振器層とする(113)B基板上の結合共振器に1.5 um帯に長波長化したInAs量子ドットを埋め込んだ構造を分子線エピタキシー法により成長した。共振器層の一部を基板回転せずに成長することで、意図的にウエハ面内に膜厚分布を生じさせ、これを利用することで膜厚不均一の影響を補完した。超短パルスレーザ光による時間領域分光測定を行うと、２つの共振器モードによるテラヘルツ波発生が明瞭にみられた。非線形性の低いAlAs層のみを共振器層とする試料からは、その発生がほとんど見られないことから量子ドットが非線形材料として有望であることが確かめられた。しかし、その時間波形および偏光特性は特異であり、２次非線形光学効果による発生メカニズムだけでは説明できないことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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