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

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11231202
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 萩行 正憲 大阪大学, 超伝導フォト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 / 超伝導テラヘルツ放射素子 / 超伝導電流分布 / テラヘルツ時間領域分光法 / テラヘルツイメージング / 非接触電気特性評価

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.様々な加工を施したYBCO薄膜に対し、外部磁場やバイアス電流を印加し、光パルス励起テラヘルツ電磁波放射により超伝導電流の分布を測定した。その結果、電流分布はビーンモデルにより半定量的に説明できることが明らかになった。
2.YBCOのYをPrで一部置換した試料では、ポンプ-プローブ分光による超高速応答がYBCOと非常に異なっており、これをフェルミ面近傍の電子状態の違いにより説明した。一方、テラヘルツ波放射波形は両物質でほぼ同じで、放射機構は同じと考えられる。
3.種々の半導体表面からのテラヘルツ電磁波放射の特性を明らかにした。InAs表面からの放射では、40K、2.4Tの外部磁場下では、室温、無磁場下に比べ約300倍の強度が得られることがわかった。また、SI-InPからの放射は温度により極性の反転が起こるという興味深い結果が得られた。
4.テラヘルツ時間領域分光システムを試作し、ドープされたシリコンの非接触電気特性評価に応用した。また、フォトニック結晶の評価に応用した。
5.テラヘルツイメージングシステムを試作し、シリコン中の光生成キャリヤの2次元分布の測定に応用した。

研究成果

• [文献書誌] N.Kida 他: "Low-energy charge dynamics in La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3 : THz time-domain spectroscopic studies"Phys.Rev.B. 62-18. R11965-R11968 (2000)
• [文献書誌] M.Tonouchi 他: "Terahertz radiation imaging of supercurrent distribution in vortex-penetrated YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films strips"J.Appl.Phys.. 87-10. 7366-7375 (2000)
• [文献書誌] S.Nashima 他: "Two components in femtosecond optical response of Y_<0.7>Pr_<0.3>Ba_2Cu_3O_<7-δ> thin films in superconducting state"Jpn.J.Appl.Phys.. 39-Pt.27A. L663-L666 (2000)
• [文献書誌] M.Yamashita 他: "Visualization of supercurrent distribution by THz radiation mapping"Physica B. 284-288. 2067-2068 (2000)
• [文献書誌] O.Morikawa 他: "Vector map imaging of supercurrent distribution in high-T_c superconductive thin films"Physica B. 284-288. 2069-2070 (2000)
• [文献書誌] S.Nashima 他: "Femtosecond optical response of Y_<0.7>Pr_<0.3>Ba_2Cu_3O_<7-δ> thin films"Physica B. 284-288. 931-932 (2000)
• [文献書誌] M.Tonouchi 他: "Vortex penetration in YBCO thin film strips observed by THz radiation imaging"Physica B. 284-288. 853-854 (2000)
• [文献書誌] M.Tonouchi 他: "Optical magnetic flux generation in YBCO thin film loops using femtosecond laser pulses"Physica B. 284-288. 1888-1889 (2000)
• [文献書誌] T.Kiwa 他: "Optical response in amorphous GaAs thin films prepared by pulsed laser deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. 39-Pt.111. 6304-6308 (2000)
• [文献書誌] H.Wald 他: "Comparison of the electromagnetic pulse emission from YBa_2Cu_3O_<7-δ> and Y_<0.7>Pr_<0.3>Ba_2Cu_3O_<7-δ> excited by femtosecond laser pulses"Physica C. 341-348. 1899-1900 (2000)
• [文献書誌] A.Moto 他: "Terahertz radiation imaging of vortex penetration into YBCO thin films with and without ordered arrays of antidots"IEICE Trans.Electron.. E84-C-1. 67-73 (2001)
• [文献書誌] T.Kondo 他: "Terahertz radiation from superconducting YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films with 1.55μm excitation"Jpn.J.Appl.Phys.. 40-Pt.12A. 640-643 (2001)
• [文献書誌] A.Quema 他: "Terahertz-time domain spectroscopic measurement of moderately-doped silicon using InAs emitter under magnetic field"Jpn.J.Appl.Phys.. 40-Pt.12A. 867-872 (2001)