半導体超格子におけるコヒーレントフォノンの位相ダイナミクス

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09740244
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 溝口 幸司 大阪大学, 工学部, 助手 (10202342)
• キーワード: コヒーレントフォノン / ポンプ・プローブ法 / 半導体超格子

研究概要

本研究の目的は、フェムト秒レーザーパルスによって誘起されたコヒーレントフォノンの生成メカニズムを探る一環として、時間領域分光法の一つであるポンプープローブ法を用いて、半導体超格子中のコヒーレントフォノンの位相ダイナミクスを調べることにある。
本研究では先ず、ロックイン検出によるポンプ・プローブ法を用いて、周期半導体超格子中のコヒーレントフォノンの種々の特性(偏光特性・励起波長特性・励起強度依存性等)を調べた。
測定に用いた試料は、(GaAs)_m(AlAs)_n半導体超格子であり、m,nはそれぞれの層数である。長距離走査のポンプ・プローブ法を用いて半導体超格子に観測される折り返し音響フォノンの測定を行った。その結果、観測された折り返し音響フォノンは、ミニブリリュアンゾーンにおいてГpointとnearГpointの両方の振動モードであること、またA_1対称性を持っていることが明らかになった。また、これらのコヒーレントフォノンの偏光依存性の測定結果から、測定された音響フォノンに偏光依存性はないことが分かった。これは、共鳴効果により偏光選択則の緩和現象が生じていると考えることが出来る。そこで、それを確認するために、コヒーレント音響フォノンの振幅の励起波長依存性を調べた。その結果、励起波長のエネルギーが、超格子の電子-重い正孔(le-hh)遷移に近づくと、コヒーレントフォノンの振幅は大きく変化しており、確かに共鳴効果が起こっていることを確認できた。以上の結果から、半導体超格子中のコヒーレント音響フォノンは、電子-格子相互作用の強い系であると示唆される。
また、準周期半導体超格子であるフィボナッチ超格子やn型半導体等についても、ポンプ・プローブ法を用いてコヒーレントフォノンを測定し、コヒーレントフォノンについての基礎的なデータ収集を行い、コヒーレントフォノンの生成メカニズムを検討している。

研究成果

• [文献書誌] K. Mizoguchi, et al.: "Observation of Coherent Acoustic Phonons in Fibonacci Superlattices" Physical Review B. 55. 9336-9339 (1997)
• [文献書誌] S. Nakashima, K. Mizoguchi, H. Harima and K. Sakai: "Coherent Phonon Oscillations in Photo-Excited Semiconductors and Semimetals" Journal of Luminescence. (in press). (1997)
• [文献書誌] M. Hase, et al.: "Dynamics of Coherent Plasmon-Phonon Coupled Modes in GaAs using Ultrashort Laser Pulses" Journal of Luminescence. (in press). (1997)
• [文献書誌] K. Mizoguchi, et al.: "Resonance Effect of Coherent Folded Acoustic Phonons Generated by Ultrashort Light Pulses in GaAs/AlAs Superlattices" Physica B. (in press). (1997)
• [文献書誌] M. Hase, et al.: "Slective Enhancement of Coherent Phonons using THz-rate Pulse Train" Japanese Journal of Applied Physics. 37(in press). (1998)