テラヘルツ電磁波を用いた磁場下での超伝導特性複合マッピングシステムの試作

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11554014
• 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)
• 研究分担者: 斗内 政吉 大阪大学, 超伝導フォトニクス研究センター, 教授 (40207593)
• キーワード: 超短光パルス / 超高速光応答 / テラヘルツ電磁波 / 高温超伝導体 / ポンプ-プローブ分光 / 磁束ダイナミクス / テラヘルツイメージ / テラヘルツ時間領域分光法

研究概要

本研究の目的は、基盤研究(A)(2)の後を受けて、光パルス励起テラヘルツ波放射と、テラヘルツ波自体をプローブとする測定を組み合わせて、高温超伝導体の磁場下での電流分布、磁束、準粒子緩和の空間分布を測定する装置を開発することである。本年度は、
1.昨年度に引き続き、外部磁場やバイアス電流化でのYBCO薄膜中における超伝導電流分布を測定し、ビーンモデルによる予測と半定量的に一致することを確認した。
2.テラヘルツ時間領域分光法を高温超伝導関連物質であるLa_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3に適用し、低エネルギー電荷ダイナミクスに関する知見を得た。
3.Y_<0.7>Pr_<0.3>Ba_2Cu_3O_<7-δ>(YPBCO)薄膜のポンプ-プローブ分光、並びに、光パルス励起テラヘルツ電磁波放射の測定を行った。ポンプ-プローブ分光ではYPBCOはYBCOとは非常に異なる過渡的反射率を示すことがわかり、これをフェルミ面近傍の電子状態の差によるものと解釈した。一方、テラヘルツ波放射波形は両者でほぼ同じであり、テラヘルツ放射機構自体は両物質で同じであることがわかった。
4.電気光学結晶ZnTeとCCDを組み合わせた2次元テラヘルツイメージングシステムを試作し、この装置でテラヘルツ波の空間分布の測定が可能であることを示した。
以上から、超短光パルスによるテラヘルツ波放射、ポンプ-プローブ分光、テラヘルツ時間領域分光の複合マッピングシステムは高温超伝導体及び関連物質の物性を明らかにするのに非常に有用なシステムであることが明らかになった。

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.2 7A. 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] 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 1.55 μm excitation"Jpn.J.Appl.Phys.. 40-Pt.1 2A. 640-643 (2001)