高温超伝導体及びその周辺物質からのテラヘルツ波放射

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11231202
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 萩行 正憲 大阪大学, 超伝導エレクトロニクス研究センター, 教授 (10144429)
• キーワード: テラヘルツ電磁波 / 高温超伝導体 / 超短光パルス / 超高速光応答 / 超伝導テラヘルツ放射素子 / 超伝導電流分布 / 非平衡超伝導状態 / 時間領域テラヘルツ分光

研究概要

本研究の目的は、1.高温超伝導体からのテラヘルツ波放射の全貌を明らかにすること、及び、2.テラヘルツ波自体を超伝導材料その他の基礎物性を含む評価に応用することである。本年度は以下の研究成果を得た。
1.レーザーMBEによりYBCO薄膜を作製し、フォトリソグラフィにより種々のアンテナ形状に加工した。この超伝導テラヘルツアンテナ素子にフェムト秒レーザーを照射した結果、ログペリアンテナでは従来最高の放射強度が得られていたボウタイアンテナより一桁強い強度のテラヘルツ波が放射された。
2.テラヘルツ波放射を利用した超伝導電流可視化装置(特定方向の流れ成分のみ検出)を用いて、種々の状態(電流、磁場)での電流分布を測定した結果、磁束侵入の様子はビーンモデルにより半定量的に説明できることがわかった。
3.テラヘルツ波の偏光特性を利用した電流の向きも含めたマッピングシステムを提案・試作し、バイアス電流下、磁束捕獲状態下での電流の流れを可視化した。
4.時間領域テラヘルツ分光システムを試作し、超伝導体及び半導体の評価に応用した。超伝導体ではロンドン長が、また、半導体ではキャリヤ密度と移動度が非接触で測定できることを示した。
5.CWマルチモード半導体レーザー)を用いた極めて安価な時間領域テラヘルツ分光システムを試作した。

研究成果

• [文献書誌] T. Kondo: "THz radiation using 1.55 μm femtosecond laser pulses"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 161-164 (1999)
• [文献書誌] T. Kiwa: "THz emission properties of amorphous GaAs photoswitches fabricated on YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 165-168 (1999)
• [文献書誌] S. Nashima: "Terahertz radiation from high-T_c superconductive log-periodic antennas"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 173-176 (1999)
• [文献書誌] H. Saijo: "THz radiation from superconducting Y_<0.7>Pr_<0.3>Ba_2Cu_3O_<7-δ> films by femtosecond laser excitation"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 246-248 (1999)
• [文献書誌] Y. Kitoh: "Time domain THz spectroscopy of BaTiO_3 thin films"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 268-271 (1999)
• [文献書誌] M. Yamashita: "Visualization of supercurrent distribution in high-T_c superconductor YBCO thin films by THz radiation mapping"IEEE 7th Int. Conf. on Terahertz Electronics Proc.. 276-279 (1999)
• [文献書誌] O. Morikawa: "Vector imaging of supercurrent flow in YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films using terahertz radiation"Appl. Phys. Lett.. 75. 3387-3389 (1999)
• [文献書誌] 萩行正憲: "光伝導スイッチによるTHz波の発生"応用物理. 68. 1390-1391 (1999)
• [文献書誌] O. Morikawa: "Sub-THz spectroscopic system using a multimode laser diode and photoconductive antenna"Appl. Phys. Lett.. 75. 3772-3774 (1999)
• [文献書誌] O. Morikawa: "A cross-correlation spectroscopy in sub-terahertz region using an incoherent light source"Appl. Phys. Lett.. 75 (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 萩行正憲: "レーザー・テラヘルツ波工学の開拓"生産技術誌. 52. 39-42 (2000)
• [文献書誌] 萩行正憲: "超伝導体からのテラヘルツ光発生"O plus E. 22. 51-61 (2000)
• [文献書誌] M. Tonouchi: "Terahertz radiation imaging of supercurrent distribution in vortex-penetrated YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin film strips"J. Appl. Phys.. (掲載予定). (2000)