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ヘリカルTHz波による二次元電子系局所励起効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H03673
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関筑波大学

研究代表者

野村 晋太郎  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90271527)

研究分担者 三沢 和彦  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80251396)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2015年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード半導体 / 二次元電子系 / 偏光状態任意操作 / THz / 局所励起 / フェムト秒 / 量子状態 / 光照射効果
研究成果の概要

本研究ではベクトル波形整形パルス発生法を用いて偏光状態とTHz帯回転振動数を制御したパルスを発生し、二次元電子系試料の局所励起効果に関する研究を実施した。そのためにGaAs/AlGaAs変調ドープ量子井戸試料、遷移金属ダイカルコゲナイドMoS2試料を作製し評価した。変調ドープ量子井戸試料に対して、ねじれ偏光パルス光照射しホールバー端子間に誘起される偏光回転方向に同期した電圧を検出することにより、偏光方位角回転振動数とその回転の向きに依存した光電流の観測に初めて成功した。この結果は試料の端を流れる“エッジ”電流と試料の中央部でも観測される“バルク”電流からなるモデルで理解された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では無磁場下非磁性体において時間反転対称性の破れた状態の実現・観測に成功した。これは無磁場下での量子ホール状態の観測、光照射による物質の量子相状態の動的制御のための重要なステップと位置付けられる。ベクトル整形ねじれ偏光パルスの回転振動数を広い範囲で調整可能であり、高い自由度で偏向状態を設定可能であることが、THz領域における物質と偏向光の関わる現象の研究にとても強力な手段であることが示された。今後、さまざまな物質系にこの手法が適用されると考えられる。本研究の成果は無もしくは低磁場下において動作するスピントロニクスデバイス、円偏光を検出するTHz帯光センサの開発に寄与すると期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 16件、 招待講演 7件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoresponse in h-BN/MoS2/h-BN thin-film transistor2018

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Saito, Tomoki Ayano, and Shintaro Nomura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 4 ページ: 045201-045201

    • DOI

      10.7567/jjap.57.045201

    • NAID

      210000148831

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applications of polarization-shaped femtosecond laser pulses2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Misawa
    • 雑誌名

      Advances in Physics

      巻: 1 号: 4 ページ: 544-569

    • DOI

      10.1080/23746149.2016.1221327

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Circularly polarized near-field scanning optical microscope for investigations of edge states of a two-dimensional electron system2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Nomura, Syuhei Mamyouda, Hironori Ito, Yusuke Shibata, Tomoya Ohira, Luno Yoshikawa, Youiti Ootuka, Satoshi Kashiwaya, Masumi Yamaguchi, Hiroyuki Tamura, Tatsushi Akazaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. A

      巻: 121 号: 4 ページ: 1341-1345

    • DOI

      10.1007/s00339-015-9420-9

    • NAID

      120007135692

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging of current density distributions with a Nb weak-link scanning nano-SQUID microscope2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibata, S. Nomura, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, R. Ishiguro, and H. Takayanagi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 15097-15097

    • DOI

      10.1038/srep15097

    • NAID

      120007136144

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Polarization shaping of near-infrared femto second pulse for transport measurement of semiconductor2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Nakano, S. Nomura and K. Misawa
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Physical Society of Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] h-BN/MoS2/h-BN積層構造電界効果トランジスタの局所光励起2019

    • 著者名/発表者名
      綾野智貴,野村晋太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Polarization envelope helicity dependent photocurrents in GaAs/AlGaAs modulation-doped quantum well2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Nakano, S. Nomura, and K. Misawa
    • 学会等名
      International Conference on Physics of Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical and Optical Properties of Hexagonal BN Encapsulated Multilayer MoS2 Field Effect Transistor2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Ayano , Akihisa Saito , Shintaro Nomura
    • 学会等名
      Interdisciplinary Workshop on Science and Patents 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of vector-shaped light pulses and its application to spin control of semiconductor two-dimensional electron system2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Nomura
    • 学会等名
      2018 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ベクトル波形整形ねじれ偏光パルスによる二次元電子系局所励起効果2018

    • 著者名/発表者名
      野村晋太郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ベクトル電場波形整形パルス照射による二次元電子系試料光起電力の円二色性2018

    • 著者名/発表者名
      中野徹生,  伊藤宙陛、  野村晋太郎, 三沢和彦
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ベクトル電場波形整形パルス照射による二次元電子系試料の光起電力効果2017

    • 著者名/発表者名
      谷川大貴、中野徹生、伊藤宙陛、野村晋太郎、三沢和彦
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学、大阪府豊中市
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Local spin injection and detection for investigations of nanostructures and topological materials2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Nomura
    • 学会等名
      International Workshop Top-Spin 3
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photocurrent in h-BN/MoS2/h-BN Heterostructures2017

    • 著者名/発表者名
      A. Saito, T. Ayano, and S. Nomura
    • 学会等名
      22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective Excitations of Two-dimensional Electron Systems by Arbitrary Vector Shaped Optical Pulse2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tanikawa, T. Nakano, H. Ito, S. Nomura, and K. Misawa
    • 学会等名
      22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterizations of a Hexagonal BN-encapsulated Multilayer MoS2 Photodetector2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ayano, A. Saito, S. Nomura
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Excitation of Two-dimentional Electron Gas by Chirp Controlled Ultrafast Pulses2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, H. Tanikawa, H. Ito, S. Nomura, and K. Misawa
    • 学会等名
      Interdisciplinary Work Shop on Science and Patents 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High photoresponsivity Hexagonal BN Encapsulated Multilayer MoS2 Photodetector2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ayano, A. Saito, S. Nomura,
    • 学会等名
      Interdisciplinary Work Shop on Science and Patents 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MoS2/h-BN薄膜積層構造の光応答2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤明央,綾野智貴,野村晋太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ベクトル波形整形波による二次元電子系の光励起効果2017

    • 著者名/発表者名
      野村晋太郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Circularly polarized near-field scanning optical microscope for characterization of nano-devices and nano-materials2016

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Nomura
    • 学会等名
      2016 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials
    • 発表場所
      GIS Taipei Tech Convention Center, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-12-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 半導体二次元電子系へのベクトル波形整形ねじれ偏光パルス励起効果2016

    • 著者名/発表者名
      野村晋太郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      茂庭荘、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-11-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ベクトル波形整形パルスの生成と応用2016

    • 著者名/発表者名
      三沢和彦
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      茂庭荘、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-11-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-split and spin-unpolarized incompressible strips revealed by optical local spin injection2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nomura, S. Mamyouda, H. Ito, Y. Shibata, Y. Ootuka, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura, and T. Akazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology
    • 発表場所
      Hilton Waikoloa Village (USA)
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベクトル電場波形整形パルスの生成と物質制御への応用2015

    • 著者名/発表者名
      三沢和彦
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      ベルサンピアみやぎ泉 (宮城県黒川郡大和町)
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光誘起端状態の検出に向けて2015

    • 著者名/発表者名
      野村晋太郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      ベルサンピアみやぎ泉(宮城県黒川郡大和町)
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Photoconductivity measurements of bach-gated MoS2 photodetectors2015

    • 著者名/発表者名
      A. Saito, R. Kimura, H. Watanabe, and S. Nomura
    • 学会等名
      Interdisciplinary Workshop on Science and Patents (IWP) 2015
    • 発表場所
      Univ. Tsukuba (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weak-link Nb Based Scanning Nano-SQUIDs for Imaging Current Densities in a Two-dimensional Layer2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibata, Y. Oshima, S. Nomura, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, R. Ishiguro, H. Takayanagi,
    • 学会等名
      21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai International Center (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High photoresponsivity MoS2 photodetectors by chemical doping technique2015

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, C. Tsukamoto, and S. Nomura
    • 学会等名
      21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai International Center (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Circularly Polarized Near-field Scanning Optical Microscope for Investigations of Edge States of a Two-dimensional Electron Gas2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nomura, S. Mamyouda, H. Ito, Y. Shibata, T. Ohira, L. Yoshikawa, Y. Ootuka, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura and T. Akazaki,
    • 学会等名
      APNFO-10
    • 発表場所
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (北海道函館市)
    • 年月日
      2015-07-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 野村研究室

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/~snomura/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Nomura Laboratory

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/~snomura/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Nomura Laboratory, University of Tsukuba

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/~snomura/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-05-15  

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