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

2001 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 / 時間領域テラヘルツ分光法 / テラヘルツイメージング / 非接触半導体評価 / フォトニック結晶 / 異常偏光回転

研究概要

本研究の目的は、1.高温超伝導体及び半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.半絶縁性半導体表面からのテラヘルツ波放射の温度依存性を測定し、InPでは140K付近での極性反転、又、GaAsでは500K付近での室温の30倍にも及ぶ放射強度増大を見い出した。
2.非接触材料評価のための透過型及び反射型時間領域テラヘルツ分光システムを試作し、半導体の評価に応用した。透過型システムでは、シリコンのキャリヤ密度と移動度の温度変化を20Kから室温の範囲で測定し、通常の4端子法と矛盾しない結果が得られることを確認した。また、反射型では、従来問題となっていた位相の精密測定に対して新しい手法を提案し、その有効性を実証した。
3.参照測定の不要な測定法として、テラヘルツエリプソメトリー並びにファラデー回転テラヘルツ時間領域分光法を提案し、半導体試料においてその有効性を実証した。
4.光変調テラヘルツイメージングシステムを試作し、光生成キャリヤのイメージングとテラヘルツビームプロファイラへ応用した。
5.電気光学結晶を用いた実時間テラヘルツ分光イメージングシステムを試作した。
6.時間領域テラヘルツ分光法を誘電体並びに金属フォトニック結晶の透過特性測定に応用した。2次元誘電体球配列フォトニック結晶では、従来にない実験と理論の一致が見られた。また、2次元穴配列金属板フォトニック結晶では、異常な偏光回転を見い出した。この現象は、光通信帯の各種光学素子への応用も可能と考えられ、実用面で大きな意味があると期待される。

研究成果

• [文献書誌] S.Nashima他: "Temperature dependence of optical and electronic properties of moderately doped silicon at terahertz frequencies"J.Appl.Phys.. 90-2. 837-842 (2001)
• [文献書誌] M.Hangyo他: "Magnetic field and temperature dependence of terahertz radiation from InAs surfaces excited by femtosecond laser pulses"J.Appl.Phys.. 90-7. 3409-3412 (2001)
• [文献書誌] M.Migita他: "Pump-power dependence of THz radiation from InAs surfaces under magnetic fields excited by ultrashort laser pulses"Appl.Phys.Lett.. 79-21. 3437-3439 (2001)
• [文献書誌] T.Nagashima他: "Measurement of complex optical constants of a highly doped Si wafer using terahertz ellipsometry"Appl.Phys.Lett.. 79-24. 3917-3919 (2001)
• [文献書誌] Y.Kitoh他: "Terahertz beam profiler using optical transmission modulation in silicon"Jpn.J.Appl.Phys., Pt. 2. 40-10B. L1113-L1115 (2001)
• [文献書誌] S.Nashima他: "Measurement of optical properties of highly doped silicon by terahertz time domain reflection spectroscopy"Appl.Phys.Lett.. 79-24. 3923-3925 (2001)
• [文献書誌] M.Nakajima他: "Temperature dependence of THz radiation from semi-insulating InP surface"J.Lumi.. 94-95. 627-630 (2001)
• [文献書誌] N.Kida他: "Low-energy charge dynamics of La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3 thin film"J.Mag.Mag.Mat.. 226-230. 818-820 (2001)
• [文献書誌] 萩行正憲: "レーザー・テラヘルツ波工学とその応用"高温学会誌. 27-4. 131-143 (2001)