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2012 Fiscal Year Research-status Report

強磁場コヒーレントサイクロトロン共鳴の研究

Research Project

Project/Area Number 24540334
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

今中 康貴  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (70354371)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsサイクロトロン共鳴 / テラヘルツ光 / 強磁場 / 半導体 / 二次元電子系
Research Abstract

テラヘルツシステムの開発においては、光伝導アンテナの高出力化のため、様々な形状の電極を持つアンテナの作成、また超短パルス可視光の伝送のための分散補償についても更に詳細に最適化を図るなど、各要素技術のレベルアップを中心に行った。特に現在まで採用している遅延ステージとロックインアンプによる計測では、1スペクトルを得るのに数分から数十分の時間がかかり、今後の磁場掃印による計測で、その測定時間が問題となることが予想される。そこで今期はその問題を回避するための要素技術として、高速で繰り返しスキャンを行うステージを購入し、オシロスコープで積算する手法を新たに取り入れた。
またそれと平行して、ZnOやInGaAsなどの半導体二次元電子系の強磁場ミリ波、サブミリ波サイクロトロン共鳴実験を行い、その有効質量を見いだすと共に、高電子濃度の試料において、輸送現象でのシュブニコフドハース振動と同じ起源を持つ量子振動をミリ波サブミリ波透過実験で見いだした。これら詳細な研究は物理学会や国際会議等で発表を行い、一部論文により報告を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

テラヘルツ分光装置の開発において、A:光伝導アンテナを励起するためのフェムト秒可視光パルスの長距離伝送、B:テラヘルツ光発生検出に使用する光伝導アンテナの作成、C:発生させたテラヘルツ光の強磁場極低温環境への導入、のうち、液体ヘリウム不足の問題でCの極低温環境への導入のためのテストが十分にできない以外は、ほぼ予定通りに進んでいる。
また半導体二次元電子系の強磁場ミリ波、サブミリ波サイクロトロン共鳴実験では、初めて正確な二次元電子の有効質量を得るなどの成果が得られたが、特に高電子濃度試料で光学的シュブニコフドハース振動が観測されたことで、非接触な手法による量子ホール系の高周波応答という観点からも極めて興味深いデータを得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後、低温下での測定を十分に行い、どのような問題が起きるかに関して十分に吟味し対応する。ヘリウムが難しい場合には、窒素温度にてまずは試験を行いつつ、フィードバックをかける。また室温強磁場での測定も確立させ、高速繰り返しステージを使った短時間でのテラヘルツ測定により、半導体デバイスの評価、電子スピン共鳴などへの応用も一部試みる。更に今年度ミリ波サブミリ波帯で測定を行った半導体二次元電子系の高電子濃度試料において、その延長上にあるテラヘルツ光領域での計測を試みる予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度は、極低温下での測定に十分対応できるためと、室温の場合でもプローブ内の水蒸気による吸収をさけるため、オイルフリーで高真空な空間を実現するためのポンプの購入を計画している。また場合に応じてアンプなどの備品や光ファイバ、光伝導アンテナ作成ための消耗品などに使用する予定である。また国内学会への旅費、論文等の発表に関する雑費などにも使用する予定である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Cyclotron resonance in ZnO heterostructures at high magnetic fields2013

    • Author(s)
      Y. Imanaka
    • Journal Title

      JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS

      Volume: 170 Pages: 389-396

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0775-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ミリ波サブミリ波による量子ホール系の量子振動測定2013

    • Author(s)
      今中康貴、高増正、G. Karczewski
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島県東広島市
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] 定常強磁場を使った半導体低次元物性研究の現状2012

    • Author(s)
      今中康貴
    • Organizer
      金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター研究会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      20121126-20121127
  • [Presentation] InGaAs/InAlAs量子井戸におけるサイクロトロン共鳴2012

    • Author(s)
      今中康貴、高増正、韋威、森本幸作、岩瀬比宇麻、赤堀誠志、山田省二
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Anomalous cyclotron resonance in InGaAs/InAlAs Rashba systems2012

    • Author(s)
      Y. Imanaka, T. Takamasu, S. Nitta, M. Akabori, S. Yamada
    • Organizer
      31st International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      20120729-20120803
  • [Presentation] Cyclotron resonance in ZnO heterostructures at high magnetic fields2012

    • Author(s)
      Y. Imanaka
    • Organizer
      10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • Place of Presentation
      Wuhan, China
    • Year and Date
      20120703-20120706
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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