周波数可変テラヘルツ電磁波光源の実現に向けた励起子物性の制御（国際共同研究強化）

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16KK0129
• 研究種目: 国際共同研究加速基金（国際共同研究強化）
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 小島 磨 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (00415845)
• 研究期間 (年度): 2017 – 2019
• キーワード: テラヘルツ電磁波 / 半導体 / 量子井戸 / 励起子 / 非線形光学 / 差周波混合

研究成果の概要

本研究は半導体中の励起子を利用した差周波混合によるテラヘルツ電磁波の発生に関して、励起子の役割を明らかにすることを目的に行われた。半導体素子は国際共同研究先である英国グラスゴー大学で作製され、テラヘルツ電磁波の観測を含む光学測定は神戸大学で実施された。光変調スペクトル測定や超短パルスを用いた第二次高調波に関する測定結果から、単一の励起子準位を励起した場合の効果を明らかにできたが、その一方で、二つの励起子準位を励起した場合の効果については、未だ、不明である。この点については、今後の研究で解明していく。

自由記述の分野

半導体光物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

半導体中の励起子は高い振動子強度を有していることから、光デバイスへの応用が期待される一方、GaAsでは束縛エネルギーが小さく、室温で励起子が安定に存在できないとされてきた。そのような状況で、室温で励起子を利用したデバイスへの提案ができた点は重要な意義があると考えている。さらに、半導体レーザーとの組み合わせで小型のテラヘルツ電磁波分光システムを実現できると期待でき、有毒または有害な分子を高速に検出できる小型システムは今後、社会的に必要とされると考えている。