研究課題
スミス・パーセル超放射は，テラヘルツ帯の高出力・周波数可変・コヒーレント・パスル/連続発振可能を満足する理想的な光源である．本研究は超放射に必要な数10ピコ秒の繰り返し周波数のバンチビーム形成に関する研究である．従来の半導体ホトカソードでは応答速度がナノ秒程度である事，一方で金属ホトカソードは高い反射率，低い量子効率が課題となる．これら課題を解決する為に、表面プラズモン共鳴ホトカソードを提案した．ここまでクレッチマン配置では、励起されたプラズモン振動の運動方向（面内方向）と電子放出の方向（面法線方向）が一致していない為，真空中に放出される為には，電子―電子散乱を経て運動方向を回転させる必要があり量子効率の向上が困難である事が明らかとなった．また運動方向とプラズモン振動方向を一致し，散乱過程を経ずに真空放出させる為に，薄膜に端面を形成し，入射角度を固定したレーザーを横方向に走査して，端面と一致させる事で放射実験を行った結果，放出電流が最大10000倍まで増加する事が確認された．しかし放出過程が安定ではなく，パルス的に動作し，また電流を放出した後の薄膜にはフラクタル形状の致命的な痕跡が確認された．これは大電流放出に薄膜が対応出来ない為と考えられた．そこで本年度では，薄膜を用いないプラズモン共鳴のオット配置によるホトカソードについて研究を行った．オット配置とは石英/真空ギャップ(210nm)/金属で構成され，金属の厚みには制限が無い．金属には鏡面研磨したアルミニウムブロックを用いた．ギャップ層を石英プリズムに堆積し，アルミニウムを押し付ける事で正確なギャップ調節を可能とした．また昨年度と同様に電子ー電子散乱過程を除去する為，アルミニウムブロックの端面からの放射を行えるような配置とした．この結果，電流の増加が確認された．しかしフラクタル形状の痕跡が確認される結果となった．
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J. J. Appl. Phys.
巻: 54 ページ: 021601-1-4
0.7567/JJAP.54.021601
