2022 年度研究成果報告書

空間反転対称性の破れたワイル半金属における非線形テラヘルツ応答の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	21K13858
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関	東京大学
研究代表者	松田拓也東京大学, 物性研究所, 特別研究員 (30881239)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード	テラヘルツ / ワイル半金属 / 非線形応答
研究成果の概要	空間反転対称性の破れたワイル半金属はその非相反性に由来して２次の非線形相互作用が現れる。これまではdcあるいはエネルギーの高い光（0.1―1 eV）によって電磁応答が調べられてきており、そのギャップを埋めるテラヘルツ分光がフェルミ面近傍の応答を探るという点で重要である。本研究ではワイル半金属Td-WTe2におけるテラヘルツ帯の電磁応答を調べた。室温で第2高調波および第3高調波発生の観測に初めて成功した。また、テラヘルツ帯の室温非線形ホール効果の寄与は十分小さいことがわかった。さらに、Td-WTe2のような微小試料のテラヘルツ応答の計測を可能にするオンチップテラヘルツ分光計測技術を開発した。
自由記述の分野	光物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では空間反転対称性の破れたワイル半金属のテラヘルツ応答を調べたが、特に室温で高効率な第２および第３高調波発生を観測したことは、基礎物理学的側面のほかテラヘルツ周波数変換素子などの高速エレクトロニクス応用においても重要であると考えられる。また、オンチップテラヘルツ分光計測技術開発を進めたことは、従来のテラヘルツ分光測定ではなしえない剥片試料にも適用できるため、今後、様々な物質の低エネルギー応答の理解が進むことが期待される。