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テラヘルツ金属メタマテリアルが織り成す超高速電場誘起現象とデバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 26286061
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関京都大学

研究代表者

廣理 英基  京都大学, 物質ー細胞統合システム拠点, 准教授 (00512469)

研究分担者 望月 敏光  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30549572)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2014年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード半導体 / 磁性体 / 高強度テラヘルツ / 非線形光学 / 超高速分光 / メタマテリアル / 相変化材料 / 金属絶縁体転移 / 高強度テラヘルツ光源 / 光物性 / 強相関電子系 / 非線形分光 / 半導体物性 / 物性実験 / 量子エレクトロニクス / 量子井戸 / テラヘルツ分光 / 光物性物理学 / 高強度THz発生 / 低次元半導体
研究成果の概要

本研究では、ナノ構造半導体や次世代の電子材料における高速電場誘起現象を解明するために、世界最高強度のTHzパルスの電磁場成分を金属メタマテリアルによって増強し、従来技術では実現できない超高速電場応答計測技術を創出することを目的とした。これにより、主に2つの成果を得た。THz光と励起子(GaAs)が強く結合したドレスト状態を形成することによって、THz光の周期よりも短い周期のサブサイクル応答を示すこと明らかにした。高強度のテラヘルツパルス光源と、スプリットリング共振器(SRR)による共鳴的な磁場増強効果を利用し、傾角反強磁性体における非線形反強磁性共鳴の観測に成功した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] デンマーク工科大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamical control of optical properties by using a terahertz dressed state2017

    • 著者名/発表者名
      Hideki Hirori
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 10102 ページ: 1010207-1010207

    • DOI

      10.1117/12.2248955

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subcycle Optical Response Caused by a Terahertz Dressed State with Phase-Locked Wave Functions2016

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, T. Otobe, T. Mochizuki, C. Kim, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, K. W. West, K. Tanaka, and H. Hirori
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 27 ページ: 277402-277402

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.277402

    • NAID

      120007030229

    • 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] Dynamical Nonlinear Interactions of Solids with Strong Terahertz Pulses2016

    • 著者名/発表者名
      H. Hirori and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 8 ページ: 082001-082001

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.082001

    • NAID

      40020906330

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear magnetization dynamics of antiferromagnetic spin resonance induced by intense terahertz magnetic field2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, K. Tanaka
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 18

    • NAID

      120005841425

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Time-resolved observation of coherent excitonic nonlinear response with a table-top narrowband THz pulse wave2015

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, H. Hirori, T. Aoki, C. Wolpert, T. Tamaya, K. Tanaka, T. Mochizuki, C. Kim, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer and K. W. West
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 107 号: 22 ページ: 221106-221106

    • DOI

      10.1063/1.4936753

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Time-resolved observation of excitonic dynamics under coherent terahertz excitation in GaAs quantum wells2015

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida; H. Hirori; T. Aoki; C. Wolpert; K. Tanaka; T. Mochizuki; C. Kim; M. Yoshita; H. Akiyama; L. N. Pfeiffer; K. W. West
    • 雑誌名

      Ultrafast Phenomena and Nanophotonics XIX

      巻: Proc. SPIE 9361 ページ: 93611L-93611L

    • DOI

      10.1117/12.2078419

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic resonance excitation by terahertz magnetic field resonantly enhanced with split ring resonator2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 2 ページ: 022410-022410

    • DOI

      10.1063/1.4890475

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 波形整形近赤外パルスを用いた励起子共鳴THzサイドバンド放射の位相敏感観測2017

    • 著者名/発表者名
      内田健人, 乙部智仁, 望月敏光, 金昌秀, 吉田正裕, 秋山英文, L. N. Pfeiffer, K. W. West, 田中耕一郎, 廣理英基
    • 学会等名
      第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学(日本)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒高強度電場励起によるVO2薄膜の超高速反射率変化2017

    • 著者名/発表者名
      永井恒平, 佐成晏之, 内田健人, 立崎武弘, 服部梓, 田中秀和, 田中耕一郎, 廣理英基
    • 学会等名
      第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学(日本)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高強度THz電場による超格子GeTe/Sb2Te3の構造変化2017

    • 著者名/発表者名
      佐成晏之, 廣理英基, 内田健人, 田中耕一郎, 齊藤雄太, 富永淳二, 長谷宗明
    • 学会等名
      第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学(日本)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical nonlinear interactions of solids with strong terahertz pulses2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hirori
    • 学会等名
      2017 Photonics West
    • 発表場所
      The Moscone Center, San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28
    • 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] Sub-cycle control of optical properties by using THz-induced excitonic dressed state2016

    • 著者名/発表者名
      H. Hirori, K.Tanaka
    • 学会等名
      Workshop on Bright THz Source and Nonlinear THz Field-Matter Interaction 2016
    • 発表場所
      Rochester大学,Rochester(USA)
    • 年月日
      2016-06-16
    • 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] GaAs量子井戸中励起子の非摂動論的THz非線形応答の時間分解測定2015

    • 著者名/発表者名
      内田健人,廣理英基,青木隆朗, Christian Wolpert, 田中耕一郎,望月敏光,金昌秀,吉田正裕,秋山英文,L. N. Pfeiffer,K. W. West
    • 学会等名
      日本物理学会 2015春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 希土類フェライトHoFeO3におけるテラヘルツ非線形磁化ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      向井佑, 廣理英基, 山本隆文, 陰山洋, 田中耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会(2015年)
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スプリットリング共振器の高強度テラヘルツ近接磁場による非線形反強磁性共鳴励起2015

    • 著者名/発表者名
      向井佑, 廣理英基, 山本隆文, 陰山洋, 田中耕一郎
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県、平塚市)
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Precessional Motion of Antiferromagnetic Spin Resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, K. Tanaka
    • 学会等名
      Optical Terahertz Science & Technology Conference (OTST2015)
    • 発表場所
      Catamaran Resort Hotel(米国、サンディエゴ市)
    • 年月日
      2015-03-08 – 2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Excitonic Interaction of GaAs Quantum Wells with Novel Narrowband Terahertz Waves in Nonperturbative Regime2015

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, H. Hirori, T. Aoki, C. Wolpert, K. Tanaka, T. Mochizuki, C. Kim, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, K. W. West
    • 学会等名
      Optical Terahertz Science & Technology Conference (OTST2015)
    • 発表場所
      Catamaran Resort Hotel(米国、サンディエゴ市)
    • 年月日
      2015-03-08 – 2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear magnetization dynamics in HoFeO3 induced by strong terahertz magnetic field2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, K. Tanaka
    • 学会等名
      Photonic West 2015 (PW 2015)
    • 発表場所
      The Moscone Center (米国、サンフランシスコ市)
    • 年月日
      2015-02-07 – 2015-02-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved observation of excitonic dynamics under coherent terahertz excitation in GaAs quantum wells2015

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, H. Hirori, T. Aoki, C. Worpert, K. Tanaka, T. Mochizuki, C. Kim, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pferffer, and K.W. West
    • 学会等名
      Photonics West 2015
    • 発表場所
      The Moscone Center (米国、サンフランシスコ市)
    • 年月日
      2015-02-07 – 2015-02-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] New Progress of Ultraintense THz Pulse Generation Technology and Nonlinear THz Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Hideki Hirori
    • 学会等名
      International Symposium on Recent Progress of Photonic Devices and Materials
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] THz 電場誘起ゼナ-トンネリングがもたらす発光現象2014

    • 著者名/発表者名
      廣理 英基,篠北 啓介,向井 佑,内田 健人,田中 耕一郎,乙部 智仁、望月敏光,金 昌秀,吉田 正裕,秋山 英文,L. N. Pfeiffer, K. W. West
    • 学会等名
      第75回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 狭帯域テラヘルツ光パルスによるGaAS量子井戸中の励起子のコヒーレント制御2014

    • 著者名/発表者名
      内田健人,廣理英基,玉谷知裕,向井佑,青木隆朗,田中耕一郎,望月敏光,金昌秀,吉田正裕,秋山英文,Loren Pfeiffer,Ken West
    • 学会等名
      応用物理学会 2014秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スプリットリング共振器の高強度テラヘルツ近接磁場による非線形スピン波励起2014

    • 著者名/発表者名
      向井佑, 廣理英基, 山本隆文, 陰山洋, 田中耕一郎
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体量子系においてTHz電場・磁場の引き起こす多体応答2014

    • 著者名/発表者名
      廣理英基
    • 学会等名
      2014年秋季大会 日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県、春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 希土類フェライトHoFeO3における非線形テラヘルツスピンダイナミクスの観測2014

    • 著者名/発表者名
      向井佑, 廣理英基, 山本隆文, 陰山洋, 田中耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県、春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Resonant antiferromagnetic spin wave excitation by terahertz magnetic near-field with split ring resonator2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, K. Tanaka
    • 学会等名
      19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP 2014)
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center (日本、那覇市)
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Interaction of Impurity States in GaAs/AlGaAs Quantum Wells2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shinokita, H. Hirori, K. Tanaka, T. Mochizuki, C. Kim, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE-7)
    • 発表場所
      The Prince Hakone(神奈川県、箱根町)
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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