| 研究概要 |
本研究では、BSO,GaP光屈折結晶の光パルス応答と材料物性との定量的関係について検討し、以下に示す成果を得た。
(1)ステップ光に対する屈折率格子の過渡応答,定常回折効率の干渉縞間隔依存性を、アクセプタ準位が電子で満たされているという実際的な初期条件のもとで、バンド輸送モデルに基づき解析した結果、BSO,GaP結晶における応答時間,定常回折効率のいずれも単一な物性定数でよく説明できることを明らかにした。
(2)パルス光による屈折率格子の書き込み・消去の過渡応答に関し、結晶中の深いドナーとアクセプタ、および、2種類の浅いトラップ準位によるキャリアのダイナミクスを考慮した新しい「4準位モデル」を提唱し、BSO,GaP結晶のふるまいと材料物性の関係を定量的に記述する解析法を確立するとともに、不純物制御による光屈折結晶の材料設計を可能にした。
(3)ステップ光照射時の回折光強度,定常および過渡光電流,光誘起緩和電流,熱刺激電流(TSC)の測定を行い、ドナの光イオン化断面積,アクセプタ密度,トラップの放出時定数,活性化エネルギー等、BSO,GaP光屈折結晶の過渡応答を支配する重要な物性定数を明らかにした。
(4)サブナノ秒領域のパルス光に対するBSO結晶中への屈折率格子の書き込み・消去の過渡応答について、応答曲線,速度,回折光強度の照射光量依存性,温度依存性等を詳細に測定し、観測される回折光の初期の立ち上がり、減衰、引き続いて現れるゆっくりとした立ち上がりの3段階の応答、過渡光電流に存在する3種類の減衰時定数、これらの温度依存性の全てが、新たに提唱した「4準位モデル」によりはじめて統一的かつ定量的に説明されることを明らかにした。
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