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単一アト秒パルスを用いた超高速光応答デバイスの実現

研究課題

研究課題/領域番号 16H05987
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所

研究代表者

増子 拓紀  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (60649664)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2016年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワードアト秒科学 / アト秒パルス / 超高速物理 / 高強度物理 / 超高速光学 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子光学物理 / 量子光学 / 量子光エレクトロニクス / 高次高調波 / 量子光工学 / 応用光学 / 光源技術 / 光物性 / 物性実験 / 超高速レーザー物理
研究成果の概要

本研究は、真空紫外領域にて発生する100京分の1秒のパルス幅を持つ単一アト秒パルス光を用いて、固体電子系で生じるペタヘルツ(1000兆ヘルツ)の電子物性を観測することを目的としている。窒化ガリウム半導体およびクロム添加サファイア絶縁体内部で生じるペタヘルツ電子振動の観測に成功した。この超高周波の電子振動は、同周波数帯に位置する可視・紫外領域の光電界により誘起される電子分極応答に起因している。本研究は、半導体により構築される発光素子(ディスプレイ・発光ダイオード)や光検出器(カメラ・受光センサー)等の初期電子応答を調査することに役立つと予測され、将来の半導体素子の効率改善に役立つ可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アト秒パルスとは、100京分の1秒という極めて高い時間分解能を有した光源であり、超高速で運動する電子の直接的な時間観測を可能とする。本研究では、窒化ガリウム半導体やクロム添加サファイア絶縁体内部において運動するペタヘルツ(1000兆ヘルツ)級の電子振動(860-383アト秒周期)観測に成功している。この電子振動は、同周波数帯に位置する可視・紫外領域の光電界により生じる誘電分極に起因しており、吸収・反射・屈折・発光・電流等の様々な光物性現象を生み出している。本研究は、光物質相互作用の根幹を理解することに役立つと同時に、電子・光デバイスの効率改善や新たな光機能性の発現に役立つ可能性がある。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 20件、 招待講演 15件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Electric dipole oscillation in solids characterized by Fourier transform extreme ultraviolet attosecond spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Chisuga, Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, Ikufumi Katayama, Jun Takeda, and Hideki Gotoh
    • 雑誌名

      Ultrafast Phenomena 21: Proceedings of the 21st International Conference, EPJ Web of Conferences

      巻: 205 ページ: 02015-02015

    • DOI

      10.1051/epjconf/201920502015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 固体電子系のアト秒振動(印刷中)2019

    • 著者名/発表者名
      増子 拓紀、千菅 雄太、片山 郁文、小栗 克弥、増田 裕行、武田 淳、後藤 秀樹
    • 雑誌名

      光学「2018年 日本の光学研究」

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Multi-petahertz electron interference in Cr:Al2O3 solid-state material2018

    • 著者名/発表者名
      H. Mashiko, Y. Chisuga, I. Katayama, K. Oguri, H. Masuda, J. Takeda, and H. Gotoh
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 1468-1468

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03885-7

    • NAID

      120006533223

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sub-50-as isolated extreme ultraviolet continua generated by 1.6-cycle near-infrared pulse combined with double optical gating scheme2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tatsuya Ogawa, Yasutaka Hanada, Hidetoshi Nakano, and Hideki Gotoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 18 ページ: 181105-181105

    • DOI

      10.1063/1.5027135

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体電子系におけるペタヘルツ光学動作2017

    • 著者名/発表者名
      増子拓紀、小栗克哉、後藤秀樹
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 45 ページ: 217-220

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 準モノサイクルパルスと二重光学ゲート法を用いた超広帯域アト秒コンティニューム発生2017

    • 著者名/発表者名
      小栗克弥, 増子拓紀, 後藤秀樹
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 45 ページ: 351-356

    • NAID

      130007957362

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of isolated attosecond pulse with over 70 eV bandwidth by double optical gated sub-two-cycle pulse2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tatsuya Ogawa, Y. Hanada, and Hideki Gotoh
    • 雑誌名

      Proceedings International Conference on Ultrafast Phenomena (2016)

      巻: 印刷中 ページ: UW2B.4-UW2B.4

    • DOI

      10.1364/up.2016.uw2b.4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Petahertz optical drive with wide-bandgap semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      H. Mashiko, K. Oguri, T. Yamaguchi, A. Suda, and G. Hideki
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: online 号: 8 ページ: 741-745

    • DOI

      10.1038/nphys3711

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 固体電子系におけるペタヘルツ超高周波現象の時間応答特性2019

    • 著者名/発表者名
      増子 拓紀、小栗 克弥、千菅 雄太、片山 郁文、武田 淳、後藤 秀樹
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペタヘルツ波エンジニアリングに向けた固体超高速光物性2019

    • 著者名/発表者名
      小栗 克弥、増子 拓紀、當銘 賢人、加藤 景子、関根 佳明、日比野 浩樹、須田 亮、後藤 秀樹
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アト秒位相干渉分光に向けた極端紫外干渉光学系の構築2019

    • 著者名/発表者名
      増子 拓紀、千菅 雄太、浅賀 浩司、片山 郁文、武田 淳、西川 正、小栗 克弥、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Actively stabilized extreme ultraviolet attosecond interferometer2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Asaga, Hiroki Mashiko, Yuta Chisuga, Ikufumi Katayama, Jun Takeda, Tadashi Nishikawa, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 8th advanced lasers and photon sources (ALPS 8)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サブ10 fs極端紫外領域高次高調波による時間分解ARPESの実現2018

    • 著者名/発表者名
      當銘 賢人、小栗 克弥、増子 拓紀、加藤 景子、関根 佳明、日比野 浩樹、須田 亮、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of carrier dynamics of the graphite by time-resolved ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Toume, Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Keko Kato, Yoshiaki Sekine, Hiroki Hibino, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 7th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of time-resolved ARPES based on 8-fs high-harmonic source in the extreme ultraviolet region2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Toume, Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Keiko Kato, Yoshiaki Sekine, Hiroki Hibino, Akira Suda and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The Conference on Lasers and Electro-Optics/International Quantum Electronics and Laser Science Conference 2018 (CLEO/QELS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dirac electron dynamics of graphene related systems towards petaherz-scale solid state technology2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Kento Toume, Yuya Hasegawa, Hiroki Mashiko, Keiko Kato, Yoshiaki Sekine, Hiroki Hibino, Akira Suda, Tadashi Nishikawa, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 9th Shanghai-Tokyo Advanced Research Symposium on Ultrafast Intense Laser Science (STAR 9)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric dipole oscillation in solids characterized by Fourier transform extreme ultraviolet attosecond spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Chisuga, Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, Ikufumi Katayama, Jun Takeda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 21st International conference on ultrafast phenomena (UP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonequilibrium Dirac electron dynamics in SiC graphene probed by sub-10-fs angle-resolved photoemission spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Kento Tome, Hiroki Mashiko, Yoshiaki Sekine, Keiko Kato, Hiroki Hibino, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Ultrafast Phenomena (UP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] n型単層エピタキシャルグラフェンにおける非平衡キャリア緩和ダイナミクスのサブ5 fs時間分解ARPES計測2018

    • 著者名/発表者名
      當銘 賢人、小栗 克弥、増子 拓紀、加藤 景子、関根 佳明、日比野 浩樹、須田 亮、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アト秒パルス光源を用いた半導体電子系のペタヘルツ光動作2018

    • 著者名/発表者名
      増子拓紀、小栗克弥、千菅雄太、増田裕行、片山郁文、武田淳、後藤秀樹
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体電子系のペタヘルツ超高周波動作2018

    • 著者名/発表者名
      増子拓紀、小栗克弥、千菅雄太、増田裕行、片山郁文、武田淳、後藤秀樹
    • 学会等名
      日本物理学会・第73回年次大会(2018年)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サブ10 fs極端紫外領域高次高調波による時間分解ARPESの実現2018

    • 著者名/発表者名
      當銘賢人、小栗克弥、増子拓紀、加藤景子、関根佳明、日比野浩樹、須田亮、後藤秀樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Petahertz optical drive with wide-bandgap materials2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, Yuta Chisuga, Hiroyuki Masuda, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, Ikufumi Katayama, Jun Takeda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      2017 IEEE Photonics Conference (IPC 2017)
    • 発表場所
      Florida, USA
    • 年月日
      2017-10-01
    • 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] Petahertz semiconductor drive characterized by isolated attosecond pulse2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 8th asian workshop on generation and application of coherent XUV and x-ray radiation (8th AWCXR)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2017-03-27
    • 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] Petaherz electron dynamics with wide-bandgap semiconductor2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mashiko, K. Oguri, Y. Chisuga, H. Masuda,I. Katayama, J. Takeda, and H. Gotoh
    • 学会等名
      The 30th Annual conference of the IEEE photonics society (IPC2017)
    • 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] Broadband isolated attosecond pulse generation and its application to PHz-wave and electron interaction dynamics in solid2017

    • 著者名/発表者名
      K. Oguri, H. Mashiko, and H. Gotoh
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Attosecond Science
    • 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] Attosecond-pulse continua with over 70 eV bandwidth by using double optical gated sub-two-cycle pulse2017

    • 著者名/発表者名
      K. Oguri, H. Mashiko,T. Ogawa, Y. Hanada, and H. Gotoh
    • 学会等名
      The 8th Shanghai-Tokyo Advanced Research Symposium on Ultrafast Intense Laser Science (STAR8)
    • 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] Petaherz electron dynamics with wide-bandgap semiconductor2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mashiko, K. Oguri, Y. Chisuga, H. Masuda,I. Katayama, J. Takeda, and H. Gotoh
    • 学会等名
      The 6th international conference on Attosecond Physics (ATTO2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ぺタヘルツ周波数を伴うアルミナ(αーAl2O3)電子系の多重振動応答2017

    • 著者名/発表者名
      千菅雄太、増子拓紀、小栗克弥、増田裕行、片山郁文、武田淳、後藤秀樹
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 準モノサイクルパルスを用いた高次高調波発生による時間分解ARPES吸収分光複合システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      當銘賢人、小栗克弥、増子拓紀、加藤景子、須田亮、後藤秀樹
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of time-resolved ARPES and absorption spectroscopy system based on quasi-monocycle-pulse driven high-harmonic source2017

    • 著者名/発表者名
      Kento Toume, Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Kato Kato, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The International Symposium on Ultrafast Intense Laser Science 16 (ISUILS16)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Observation of petaherz electronic oscillation in semiconductor based on attosecond spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 7th Shanghai-Tokyo Advanced Research Symposium on Ultrafast Intense Laser Science (STAR 7)
    • 発表場所
      湘南国際村センター(神奈川県三浦郡葉山町)
    • 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] Transient absorption spectroscopy of Al2O3 insulator electronics2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Chisuga, Hiroyuki Masuda, Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 12th Nano technology symposium in Yokohama National University
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Generation and temporal characterization of isolated attosecond pulse using double optical gating method2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Masuda, Yuta Chisuga, Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 12th Nano technology symposium in Yokohama National University
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Light-induced electron dynamics in semiconductor using attosecond light source ~petahertz electric manipulation2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The Japan society of applied physics/Quantum electronics symposium
    • 発表場所
      上智大学(長野県北佐久郡軽井沢町)
    • 年月日
      2016-12-08
    • 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] Petaherz electronic response in semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 9th asian symposium on intense laser science (ASILS 9)
    • 発表場所
      Ninh Binh City, Vietnam
    • 年月日
      2016-11-06
    • 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] Generation of isolated attosecond pulse with broader than 100 eV bandwidth2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 77th autumn meeting of the Japan society of applied physics and related societies
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Generation of isolated attosecond pulse with over 70 eV bandwidth by double optical gated sub two-cycle pulse2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      International conference on ultrafast phenomena 2016 (UP 2016)
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 年月日
      2016-07-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Petahertz frequency operation with gallium nitride semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      Conference on laser engineering and applications and the quantum electronics laser science conference 2016 (CLEO/QELS 2016)
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Attosecond pulse generation and its application2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics 15 (IWTAQD 15)
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市)
    • 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] Ultrafast x-ray spectroscopy for pioneering attosecond electron dynamics-towards petahertz engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Hidetoshi Nakano, Y. Okano, Tadashi Nishikawa, Keiko Kato, Atsushi Ishizawa, Kouta Tateno, Tomohiko Yamaguchi, T. Tsunoi, Akira Suda, Tetsuomi Sogawa, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics 15 (IWTAQD 15)
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市)
    • 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] Petahertz engineering with attosecond light source2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Oguri, Hiroki Mashiko, Tomohiko Yamaguchi, Akira Suda, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      The 4th RIKEN symposium
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
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  • [備考] アト秒パルス光源を用いた世界最高速の電子振動現象および減衰過程の観測(報道発表)

    • URL

      http://www.ntt.co.jp/news2018/1804/180417a.html

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  • [備考] 報道発表記事

    • URL

      http://www.ntt.co.jp/news2016/1604e/160411b.html

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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