高強度テラヘルツ波を用いた熱の固有状態の波動制御

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18765
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 是枝 聡肇 立命館大学, 理工学部, 教授 (40323878)
• 研究分担者: 藤井 康裕 立命館大学, 理工学部, 講師 (50432050) ; 野竹 孝志 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (70413995)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: 第二音波 / 量子常誘電体 / テラヘルツ波 / ソフトモード / ハイパーラマン散乱

研究実績の概要

本研究では，近年分担者らによって開発が進められている高強度テラヘルツ波光源の同調可能範囲（約 1～3 THz）が低温領域でのソフトモードの周波数域をカバーできることに着目し，高強度テラヘルツ波レーザーによって赤外活性なソフトモードを共鳴励起して，その状態密度を人為的に増大させ，熱励起下では実現が困難な熱波動（第二音波）の理想的な存在条件を引き出すことを計画している．

チタン酸ストロンチウムはテラヘルツ波に対して大きな屈折率を示すことから，真空中からのテラヘルツ波入射において大きなフレネル反射損失を持つことが大きな問題の一つであった．前年度に，シリコンのウェハとチタン酸ストロンチウムを接触させ，反射防止膜の原理により，特定の周波数のテラヘルツ波の反射率を抑制することに成功したので，令和元年度は，この手法によってチタン酸ストロンチウムに効率よくテラヘルツ波を入射できるようになった．また，テラヘルツ波の入射時にソフトモードが励振されていれば，光第二高調波発生が起こると考えられる．そこで，テラヘルツ波と同時に1064nmの近赤外光をチタン酸ストロンチウムに入射し，その第二高調波である532nmの光を検出する実験を行った．また，ソフトモードの励振を確認するため，ハイパーラマン散乱分光システムを新たに構築した．

第二高調波発生実験ではシリコンウェハ側からテラヘルツ波を，チタン酸ストロンチウム側から1064nmのパルスレーザー光を入射したが，1064nmがシリコンで吸収され，シリコン内にフォトキャリアが生成されてテラヘルツ波に対する反射防止効果が低下するという新たな問題が発生した．そこで，チタン酸ストロンチウム試料の側面を研磨して1064nm光がチタン酸ストロンチウム試料の面内だけを伝播してシリコンに入射しないような配置での実験，およびハイパーラマン散乱分光実験を続けた．

研究成果

• [雑誌論文] Molecular vibration and Boson peak analysis of glucose polymers and ester via terahertz spectroscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhong Junlan、Mori Tatsuya、Fujii Yasuhiro、Kashiwagi Takanari、Terao Wakana、Yamashiro Midori、Minami Hidotoshi、Tsujimoto Manabu、Tanaka Teruhiko、Kawashima Hidehisa、Ito Junko、Kijima Masashi、Iji Masatoshi、Watanabe Makoto M.、Kadowaki Kazuo
  • 雑誌名: Carbohydrate Polymers 巻: 232 ページ: 115789～115789
  • DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.115789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multivariate curve resolution for angle-resolved polarized Raman spectroscopy of ferroelectric crystals (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Shinya、Fujii Yasuhiro
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 59 ページ: SKKA03～SKKA03
  • DOI: 10.35848/1347-4065/ab78e8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antireflection in Green Lacewing Wings with Random Height Surface Protrusions (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kazunari、Takahashi Leona、Takashima Akito、Fujii Yasuhiro、Nishio Izumi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 4207～4213
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b03714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of all second-order nonlinear-optical coefficients of organic N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Notake Takashi、Takeda Masahiro、Okada Shuji、Hosobata Takuya、Yamagata Yutaka、Minamide Hiroaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 14853(1-8)
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50951-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 波長可変・連続光励起レーザーを用いた光学結晶の非線形係数相対評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山美緒, 伊藤弘昌, 野竹孝志, 南出泰亜
  • 雑誌名: 光学 巻: 48 ページ: 374-380
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Excitation of coherent optical phonons in iron garnet by femtosecond laser pulses (2019)
  • 著者名/発表者名: Khan Pritam、Kanamaru Masataka、Hsu Wei-Hung、Kichise Minori、Fujii Yasuhiro、Koreeda Akitoshi、Satoh Takuya
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 31 ページ: 275402～275402
  • DOI: 10.1088/1361-648X/ab1665
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acoustic phonon dynamics of Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 ceramics studied by Brillouin scattering spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Aso Taro、Fujii Yasuhiro、Koreeda Akitoshi、Oh Soo Han、Lee Jeong Woo、Ko Jae-Hyeon、Hong Chang-Hyo、Jo Wook
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 58 ページ: SGGA06～SGGA06
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab0bae
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zero temperature coefficient of sound velocity in vitreous silicon oxynitride thin films (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagakubo A.、Tsuboi S.、Kabe Y.、Matsuda S.、Koreeda A.、Fujii Y.、Ogi H.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 114 ページ: 251905～251905
  • DOI: 10.1063/1.5098354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Why Do Carbonate Anions Have Extremely High Stability in the Interlayer Space of Layered Double Hydroxides? Case Study of Layered Double Hydroxide Consisting of Mg and Al (Mg/Al = 2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasai Ryo、Sato Hiroaki、Sugata Mako、Fujimura Takuya、Ishihara Shinsuke、Deguchi Kenzo、Ohki Shinobu、Tansho Masataka、Shimizu Tadashi、Oita Naoto、Numoto Mako、Fujii Yasuhiro、Kawaguchi Shogo、Matsuoka Yoshiki、Hagura Koki、Abe Tomohiro、Moriyoshi Chikako
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 58 ページ: 10928～10935
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b01365
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray absorption near-edge structure of Ag cations in phosphate glasses for radiophotoluminescence applications (2019)
  • 著者名/発表者名: MASAI Hirokazu、KOSHIMIZU Masanori、KAWAMOTO Hiroki、OHKUBO Takahiro、KOREEDA Akitoshi、FUJII Yasuhiro、OHARA Koji、OFUCHI Hironori、SETOYAMA Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 127 ページ: 924～930
  • DOI: 10.2109/jcersj2.19176
  • 査読あり
• [学会発表] マイクロコイルからの非等方テラヘルツ再放射 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野竹孝志, 彌田智和, 大谷知行, 南出泰亜,
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第40回年次大会
• [学会発表] 極低温におけるリラクサー強誘電体のブリルアン散乱分光Ⅱ (2020)
  • 著者名/発表者名: 門野広大, 藤井康裕, 是枝聡肇
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] ブリルアン散乱を用いた磁性ガーネットにおけるスピン波ダンピングの測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 倉本卓実, 芦田康平, 藤井康裕, 是枝聡肇, 佐藤琢哉
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] BiFeO3におけるマグノンの偏光方位角度分解ラマン分光 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉瀬みのり, 大石栄一, 藤井康裕, 是枝聡肇, 伊藤利充, 佐藤琢哉
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] マルチフェロイック物質BiFeO3におけるマグノンの円偏光ラマン分光 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大石栄一, 藤井康裕, 是枝聡肇, 吉瀬みのり, 佐藤琢哉, 伊藤利充
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] テラヘルツ帯分光による非晶質一酸化シリコンのボゾンピークの研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森龍也, 増渕麻衣子, 藤井康裕, 気谷卓, 小原真司, 平田秋彦, 所裕子, 大越慎一, 是枝聡肇, 川路均, 小島誠治
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] ポリメタクリル酸メチルのテラヘルツ帯赤外・ラマン分光を用いたボゾンピークとフラクタルダイナミクスの検出 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川真, 森龍也, 藤井康裕, 気谷卓, 是枝聡肇, 川路均, Jae-Hyeon Ko, 小島誠治
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] チタン酸ストロンチウム薄膜の格子歪みによる強誘電性の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 熊谷学人, 中島伸夫, 藤井康裕, 安井伸太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] MPB近傍Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3のラマン散乱と多変量曲線分解 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金川茜里, 藤井康裕, 大和田謙二, 秋重幸邦, 塚田真也
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 濃度傾斜結晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3の角度分解偏光ラマンマッピング (2020)
  • 著者名/発表者名: 塚田真也, 藤井康裕, 金川茜里, 秋重幸邦, 大和田謙二
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Giant single crystal of BNA and nonlinearity characterization (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Minamide and T. Notake
  • 学会等名: 8th international symposium on optical materials
  • 国際学会
• [学会発表] Micro Helical Antenna Made From Biological Algae Spirulina (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Notake, T. Iyoda, K. Kamata, C. Otani, and H. Minamide,
  • 学会等名: 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-precise processing and optical nonlinearity characterization of organic N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Notake and H. Minamide,
  • 学会等名: Global Experts Meeting on Frontiers in Materials Science & Nanotechnology
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 立命館大学 是枝研究室 ホームページへようこそ
  • URL: http://www.kore-lab.org/home
• [備考] 是枝聡肇のホームページ（仮題）
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/~kore/index.html