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シリコン表面の安定な再構成構造であるSi(111)-7x7について、レーザーによるキャリアー励起に伴う表面局所電場の変化を表面第二高調波発生(SHG)法により測定した。レーザ励起によりプローブ光(赤外光、1200nm)の表面SHG信号に変化が観測されるのであるが、光吸収に伴う温度変化のシミュレーションを行ったところ、ポンプ光吸収に伴う表面の温度変化に対応するSHG変化を無視できないことも分かった。温度が平衡状態に達するのは数ピコ秒程度なので、現有レーザーのパルス幅(10ns)ではキャリアー励起に関する情報と温度変化に対応するSHG変化の両者を見ることになるので、それらを考慮したモデルで解析した。また、時間依存性を直接確認する目的でモードロックレーザー(パルス幅2ps)による実験も行った。このレーザーでは、これまでのところ十分な信号強度が得られなく、収差を取り除いた集光系の制作とレーザー出力向上のための増幅系の整備、等改良に取りかかっている。
また、表面局所電場を直接SHGで観測する試みでは、微小構造を持つ表面形状によるSHG強度増加として評価することとし、以下の実験を手がけた。なお、そのような系では局所磁場の評価も重要になるとの観点から、局所スビンの計測も行った。
まず、プラズマCVDで作成したシリコン微粒子からなる薄いフィルムで測定した。推定10nmの最小粒径まで、粒径が小さくなる程急激にSHG強度が増大した。これは、微小球の局所電場を考慮することで定性的に説明ができた。
また、他の微小構造表面としては、室温にてシリコン表面(Si(111)-7x7)に銀を蒸着した表面を調べた。蒸着とともにSHGはゼロになるまで減少するのであるが、さらに蒸着を続けると今度は元の数倍にまで増大した。これは表面に堆積した銀微粒子の局所電場(表面プラズモン共鳴)で説明できた。粒径依存性を見るために蒸発条件を変化させてさらに実験を進めている。
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