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異種テラヘルツ過渡現象が共存した半導体結晶からの電磁波放射応答の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03497
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関大阪工業大学 (2020)
兵庫県立大学 (2018-2019)

研究代表者

長谷川 尊之  大阪工業大学, 工学部, 講師 (00533184)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードテラヘルツ電磁波 / キャリア輸送 / プラズモン / コヒーレントフォノン / キャリアダイナミクス / 超高速現象 / 光学フォノン / 非平衡キャリア輸送 / 縦光学フォノン / 半導体エピタキシャル構造
研究成果の概要

本研究では、GaAsエピタキシャル薄膜における異種のテラヘルツ領域過渡現象が共存した条件でのテラヘルツ電磁波放射を調査した。さまざまな励起条件下での電磁波時間波形を系統的に計測し、実験結果は光励起プラズモンと縦光学フォノンの結合振動を考慮して解析した。本解析から、非平衡キャリア輸送過程および縦光学フォノン‐プラズモン結合モードからの電磁波放射の重畳を定量的に説明した。さらには、内部電場に依存する電子輸送特性が、テラヘルツ電磁波時間波形を特徴づける重要な要素の1つであることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テラヘルツ電磁波の発生方法は多数存在するが、半導体表面の過渡現象を利用する方法は、デバイス加工や複雑なレーザー系を必要としない等の利点がある。本研究で明らかにした異種過渡現象共存下のテラヘルツ電磁波放射の物理描像は、テラヘルツ電磁波発生機構のさらなる理解につながるものであり、学術的意義がある。また、テラヘルツ電磁波放射の制御に関する新知見は、本発生機構に基づくテラヘルツ電磁波応用の発展に貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characteristics of terahertz wave emissions under the coexistence of different sub-picosecond transient phenomena in GaAs epitaxial films2021

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hasegawa, Yuta Okushima, and Yoshihito Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 号: 4 ページ: 041005-041005

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abec59

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocurrent characteristics of nanostructured thin films consisting of surface-modified silicon nanoparticles2019

    • 著者名/発表者名
      Ryu-ichi Yoshikado, Takayuki Hasegawa, Yoshihito Tanaka, Shuhei Tsubota, and Seiichi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1220 号: 1 ページ: 012048-012048

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1220/1/012048

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 表面電場制御による光励起過渡現象からのテラヘルツ波放射の調査2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光パルスペア励起下でのGaAsナノ構造膜のテラヘルツ波放射の観測2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      2020年第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] GaAsナノ構造膜におけるテラヘルツ波放射の内蔵電場依存性2019

    • 著者名/発表者名
      丸井雅也, 長谷川尊之, 田中義人
    • 学会等名
      第30回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 光励起分極-格子結合ダイナミクスに基づくサブピコ秒過渡現象からのテラヘルツ波放射2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之, 奥島雄大, 田中義人
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] GaAsナノ構造膜の内蔵電場制御によるテラヘルツ波放射の制御2019

    • 著者名/発表者名
      丸井雅也, 長谷川尊之, 田中義人
    • 学会等名
      2019年第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Coexistence dynamics of terahertz wave emissions in a GaAs nanostructured film2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hasegawa, Yuta Okushima, and Yoshihito Tanaka
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON21)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAsナノ構造膜における内蔵電場に起因した二種テラヘルツ波放射の共存ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之, 奥島雄大, 田中義人
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学 大岡山キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体ナノ構造膜の内蔵電場制御に基づいたテラヘルツ波研究2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Walks at SPring-8 (SPring-8普及棟中講堂)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ビルトイン電場に基づく光励起キャリアのテラヘルツ波放射の解析2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之, 奥島雄大, 田中義人
    • 学会等名
      第29回光物性研究会 (京都大学 宇治キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 表面修飾Siナノ粒子で形成した構造膜の光電流特性2018

    • 著者名/発表者名
      吉角龍一, 長谷川尊之, 田中義人, 坪田秀平, 佐藤井一
    • 学会等名
      第29回光物性研究会 (京都大学 宇治キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GaAsナノ構造膜における弱励起条件でのテラヘルツ波放射特性2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之, 奥島雄大, 田中義人
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会 (同志社大学 京田辺キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体キャリアダイナミクスを介したレーザーからテラヘルツ波への変換プロセス2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      第30回光科学異分野横断セミナー(大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Excitation energy dependence of carrier-induced terahertz wave radiation in a GaAs epitaxial film2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hasegawa, Yuta Okushima, Masaaki Nakayama, and Yoshihito Tanaka
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (Nara Kasugano International Forum, Nara, Japan)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photocurrent characteristics of nanostructured thin films consisting of surface-modified silicon nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Ryu-ichi Yoshikado, Takayuki Hasegawa, Yoshihito Tanaka, Shuhei Tsubota, and Seiichi Sato
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (Nara Kasugano International Forum, Nara, Japan)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪工業大学 Innovation Days 智と技術の見本市2020

    • URL

      https://www.research.oit.ac.jp/oitid/seeds/seeds-2708/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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