研究課題
基盤研究(B)
本研究では、赤外域全域に亘る超広帯域テラヘルツ分光法の開発を行い、それを種々の物質に適用して、新規物理現象の発見・解明へと展開させることを目的とした。光伝導アンテナの高周波側における検出限界を調べ、100THzを超える中赤外域にまで感度を有することを見いだすと共に、従来用いられてきた光整流法ではカバーできなかった低周波側の5〜10THz付近の領域も、光伝導アンテナ発生によって測定可能であることを示た。さらに、こうした測定の際に必要となる時間遅延系を、シェーカーを用いて高速化し、電場波形の実時間計測を行いながらデータを平均する方法を開発した。これにより、測定時間の短縮化などが図れ、効率的な測定が可能となった。この方式を駆使して、低周波側の限界も調べ、光伝導アンテナによる発生・検出系は、10GHzから100THzの4桁にも及ぶ周波数領域において、光伝導アンテナ検出を適用することが可能であることを初めて明らかにした。さらに、開発した測定手法を物性測定に適用した。光照射によってkHz〜MHz領域に巨大な誘電応答が現れることが報告された量子常誘電体SrTiO_3に着目し、そのメカニズムを明らかにすることを試みた。そのため、光照射と、極低温での測定が可能なテラヘルツ分光系を作製し、量子常誘電体薄膜におけるソフトモードの温度変化と、その膜厚依存性を測定した。その結果、誘電分散を広い赤外域で測定することに成功し、ソフトモードだけでなく、より高い周波数(5THz)に存在する光学フォノンモードも検出することができた。また、その温度依存性を測定することで、ソフトモードの温度変化が膜厚によって異なり、薄いほどソフトモードが高周波側へシフトすることを明らかにした。一方、金属で最も高い転移温度を持つMgB2薄膜のテラヘルツ領域の吸収スベクトルの測定にも成功した。
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