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本研究ではトポロジカル絶縁体として機能すると期待される超格子型Ge-Sb-Te相変化膜を用いたテラヘルツ波の検出デバイスの実現を目的としており、主にテラヘルツ波分光によるテラヘルツ波への応答の評価と、テラヘルツ波の検出実験を行った。
まず、超格子型Ge-Sb-Teと従来のGe-Sb-Te合金、さらに用いた基板に対してテラヘルツ波時間領域分光法を行ない、テラヘルツ波に対する応答を評価した。その結果、Ge-Sb-Te合金や基板は吸収を示さず、テラヘルツ波に対して透明であるが、超格子Ge-Sb-Teは膜厚に応じた吸収を示すことが明らかとなった。これはトポロジカル面におけるディラックがテラヘルツ波を吸収する事を示唆しており、テラヘルツ波検出への可能性が示された。
次に、テラヘルツ波の照射に伴う微小な電流変化を検出し、時間分解測定できるシステムを構築した。超格子型Ge-Sb-Te薄膜上に電極を設け、フォトコンダクタ型の光検出デバイスを作製した。このデバイスに一定のDC電圧を印加し、テラヘルツ波が照射された際に生じる電流変化を検出した。その結果、テラヘルツ波に照射直後に電気抵抗の現象に対応する電流変化が生じ、それが比較的遅いタイムスケールで緩和するダイナミクスが観測された。従って、この結果より超格子型Ge-Sb-Teを用いた検出デバイスによりテラヘルツ波の検出が可能であることが示された。印加するバイアスを変化させた際に電流信号の線形な増幅を確認しており、典型的なフォトコンダクタ光検出デバイスの動作が確認された。さらに、入射するテラヘルツ波のパワーを増加させるに伴って線形に電流信号が増加する事が観測された。
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