| 研究実績の概要 |
可視・紫外領域の光電界はペタヘルツ（10^15 Hz：PHz）級の周波数帯に位置するため、物質中で誘起される電子振動は極めて高速の運動過程を持ち、アト秒（10^-18 秒：as）の時間周期に達する。この様な電子の光応答現象は、光と物質の相互作用に関わる根幹の物理現象であるため、新たな電子物性の調査に役立つと考えられている。
2017年度（平成29年度）までの研究において、窒化ガリウム半導体内部で生じるの電子応答特性について調査を行い860 asの電子振動計測に成功した。本年度（平成30年度）では、さらなる高速の電子振動を観測するために、よりバンドギャップの広いサファイア（Al2O3）絶縁体を用いた計測を行った。この電子の振動周期は667-383アト秒に達し、時間分解計測における世界最高速の振動応答に達する。この観測は、単一アト秒パルスのさらなる短パルス化（パルス幅：192 as）[H. Mashiko et al., Nature commun. 5, 5599 (2014)]を図り、また時間分解計測に用いる光学系の超高安定化（干渉計の時間揺らぎ：23 as）により観測が実現された。さらに、物質内で混在する二つの材料（クロムとサファイア）間で、電子振動が異なった減衰時間（振動の継続時間）を有していることを初めて解明した。この様な電子振動を調査することは、 反射・吸収・屈折・回折・光電流・光放射といった多種の光物理の起源を解明する上で極めて重要である。さらに、添加材料を用いたpn接合半導体により構築される発光素子（ディスプレイ・発光ダイオード）や光検出器（カメラ・受光センサー）等の初期電子応答を調査することは、将来の半導体素子の効率改善に向けた研究に役立つ可能性もある。
|
