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2012 年度 実績報告書

半導体物性物理に基づいた周波数バンド可変テラヘルツ電磁波発生素子構造設計原理構築

研究課題

研究課題/領域番号 22760010
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

竹内 日出雄  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (50512779)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードテラヘルツ電磁波 / 超高速現象 / コヒーレント縦光学フォノン
研究概要

平成24年度では,これまでに得た成果に対して,その背景にある基本的物理の解明とさらなるテラヘルツ(THz)電磁波特性制御に取り組んだ。アンドープGaAs/n-type GaAs構造(i-GaAs/n-GaAs構造)におけるコヒーレント縦光学フォノン(以下,略してLOフォノン)からの高強度THz電磁波発生に関しては,i-GaAs層内の内部電場に起因すると結論していた。しかしながら,内部電場による増強機構が未解明であった。これを解決するために,有効励起光強度という概念を導入して,THz電磁波の内部電場依存性を詳細に調べた。結果,LOフォノン・THz電磁波の振幅は,内部電場に比例することが判明した。これは,LOフォノン・THz電磁波の増強機構が内部電場によって線形的に増強された初期分極に起因することを示す。
上記LOフォノン・THz電磁波増強機構に着目して,(11n)面方位In0.1Al0.9As/GaAs歪多重量子井戸(MQWs)におけるLOフォノン・THz電磁波に関して調査した。上記歪MQWsは,内部電場の一種であるピエゾ電場を有する。従って,ピエゾ電場に起因する初期分極の増大によって,LOフォノン・THz電磁波増強が期待される。結果,THz電磁波がLOフォノン周波数に対応する単色性を有することを明らかにした。この電磁波強度は,従来の概念を覆すほど高強度なものである。このことは,例えばテラヘルツ電磁波通信に応用できる可能性があることを示す。
加えて前年度に得られたGaSb/GaAs構造におけるLOフォノン・THz電磁波に関して,その特性に関して探索した。その結果,GaSb LOフォノンがGaAs LOフォノンとは異なる緩和過程を有することを明らかにし,かつ緩和過程に対するモデルを提案した。
上記の成果が示すように,平成24年度では,THz電磁波の物理に関して徹底した解明がなされた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Terahertz radiation from the coherent longitudinal optical phonon-plasmon coupled mode in an i-GaAs/n-GaAs epitaxial structure2013

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Tsuruta
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 417 ページ: 012051 1-6

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/417/1/012051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement effects on excitonic photoluminescence intensity originating from misaligned crystal blocks and polycrystalline grains in a ZnO wafer2013

    • 著者名/発表者名
      Hideo Takeuchi
    • 雑誌名

      The European Physical Journal B

      巻: 80 ページ: 86:50 1-5

    • DOI

      10.1140/epjb/e2012-30502-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement mechanism of terahertz radiation from coherent longitudinal optical phonons in undoped GaAs/n-type GaAs epitaxial structures2013

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Tsuruta
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 113 ページ: 143502 1-5

    • DOI

      http://link.aip.org/link/doi/10.1063/1.4799060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of TiO2 Surfaces Etched by Capacitively Coupled Radio Frequency N2 and He Plasmas2013

    • 著者名/発表者名
      Retsuo Kawakami
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: *** ページ: ***

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intense monochromatic terahertz electromagnetic waves from coherent GaAs-like longitudinal optical phonons in (11n)-oriented GaAs/In0.1Al0.9As strained multiple quantum wells2012

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, S.Asai, S. Tsuruta, and M,Nakayama
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 ページ: 242107 1-4

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1016/j.phpro.2012.03.687

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time evolution of terahertz electromagnetic waves from undoped GaAs/n-type GaAs epitaxial layer structures clarified with use of a time-partitioning Fourier transform method2012

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, S. Tsuruta, H. Yamada, M. Hata, and M. Nakayama
    • 雑誌名

      Physic Procedia

      巻: 29 ページ: 30-35

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast optical response originating from carrier-transport processes in undoped GaAs/n-type GaAs epitaxial structures2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hasegawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 ページ: 211902 1-4

    • DOI

      10.1063/1.4720157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photogenerated-carrier-induced band bending effects on generation of a coherent longitudinal optical phonon in a GaAs buffer layer optically masked by a GaSb top epitaxial layer2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Takeuchi
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 9 ページ: 2610-2613

    • DOI

      10.1002/pssc.201200160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical Characteristics of a Coherent Longitudinal Optical Phonon in a GaAs Buffer Layer Optically Covered with a GaSb Top Epitaxial Layer Investigated with Use of Terahertz Spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Takeuchi
    • 雑誌名

      AIP conference proceedings

      巻: 1506 ページ: 73-78

    • DOI

      http://link.aip.org/link/doi/10.1063/1.4772529

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-sharp difraction peaks in amorphous GeTe and Ge2Sb2Te5 films prepared by vacuum-thermal deposition2012

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Nakaoka
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 2 ページ: 042189 1-6

    • DOI

      10.1063/1.4773329

    • 査読あり
  • [学会発表] Enhancement Mechanism of Terahertz Radiation from Coherent Longitudinal Optical Phonons in i-GaAs/n-GaAs Epitaxial Structures2013

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Tsuruta
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Kobe Convention Center, Kobe, Japan
    • 年月日
      20130519-20130523
  • [学会発表] アンドープGaAs/n型GaAsエピタキシャル層構造におけるキャリア輸送過程に起因した超高速光応答II2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] (11n)面方位GaAs/InAlAs歪み多重量子井戸における コヒーレントLOフォノンからの高強度THz電磁波発生II2013

    • 著者名/発表者名
      浅井聡太
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] GaSb/GaAsエピタキシャル構造において同時観測されたGaAsとGaSbのコヒーレントLOフォノンダイナミクスのテラヘルツ分光2012

    • 著者名/発表者名
      竹内日出雄
    • 学会等名
      第23回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学・学術総合センター
    • 年月日
      20121207-20121208
  • [学会発表] (11n)面方位GaAs/InAlAs歪み多重量子井戸におけるコヒーレントLOフォノンからのテラヘルツ電磁波発生の励起強度依存性2012

    • 著者名/発表者名
      浅井聡太
    • 学会等名
      第23回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学・学術総合センター
    • 年月日
      20121207-20121208
  • [学会発表] アンドープGaAs/n型GaAsエピタキシャル構造におけるキャリア輸送を利用した超高速光応答制御2012

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      第23回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学・学術総合センター
    • 年月日
      20121207-20121208
  • [学会発表] GaSb/GaAsエピタキシャル構造におけるコヒーレント縦光学フォノン緩和過程のテラヘルツ分光2012

    • 著者名/発表者名
      竹内日出雄
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] アンドープGaAs/n型GaAsエピタキシャル層構造における キャリア輸送過程に起因した超高速光応答2012

    • 著者名/発表者名
      長谷川尊之
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Dynamical Characteristics of a Coherent Longitudinal Optical Phonon in a GaAs Buffer Layer Optically Covered with a GaSb Top Epitaxial Layer Investigated with Use of Terahertz Spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Takeuchi
    • 学会等名
      PHONONS 2012: XIV International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter
    • 発表場所
      Ann Arbor, MI USA
    • 年月日
      20120708-20120712
  • [学会発表] Enhancement effects on excitonic photoluminescence intensity originating from misaligned crystal blocks and polycrystalline grains in a ZnO wafer2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Takeuchi
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      20120702-20120706

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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