半導体超格子におけるテラヘルツ利得の増強と電場効果制御

• 研究課題/領域番号: 25707026
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 長岡技術科学大学 (2014-2016); 名古屋大学 (2013)
• 研究代表者: 鵜沼 毅也 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20456693)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 28,990千円 (直接経費: 22,300千円、間接経費: 6,690千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
• キーワード: 半導体超格子 / テラヘルツ / 光学利得 / シュタルク効果 / 量子ビート / 非平衡系 / 半導体物性 / 超格子 / テラヘルツ/赤外材料・素子

研究成果の概要

GaAsとAlAsをナノレベルの厚さで交互に積層した半導体超格子において，テラヘルツ電磁波への増幅作用（利得）を高温での物理的性質と制御性に重点を置きながら調べた。80 K（-193℃）から298 K（25℃）までの温度範囲に亘って，積層方向の直流電圧下で光パルスによって作られた電子は，電圧制御される振動周波数と特殊な初期位相を持つテラヘルツ放射時間波形を示すことが分かった。位相情報を利用して得られた複素伝導度スペクトルから，半導体超格子における電子系のコンデンサー的な性質（従来の反転分布の概念には基づかない）に由来した室温テラヘルツ利得の存在を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Capacitive response and room-temperature terahertz gain of a Wannier-Stark ladder system in GaAs-based superlattices (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiyoshi Naka, Kazuhiko Hirakawa, Takeya Unuma
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 11 ページ: 112101-112101
  • DOI: 10.7567/apex.9.112101
  • NAID: 210000138090
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] GaAs系超格子におけるテラヘルツ複素伝導度スペクトルの温度依存性II (2017)
  • 著者名/発表者名: 中 章圭，平川 一彦，鵜沼 毅也
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市）
• [学会発表] GaAs系超格子におけるテラヘルツ複素伝導度スペクトルの温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中 章圭，鵜沼 毅也
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-21