新半導体超格子評価用の紫外・青領域超短パルスレ-ザ-と分光システムの開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岡 泰夫 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (60013520)
• 研究分担者: 相馬 弘年 石巻専修大学, 助教授
• キーワード: 紫外レ-ザ- / ピコ秒パルス / フェムト秒パルス / 半導体超格子 / 非線型光学結晶 / 超高速時間分解分光

研究概要

本研究の目的は、今後の光エレクトロニクスに必要なワイド・パンドギャップ半導体超格子材料を評価するための、紫外・青領域の超短パルス・レ-ザ-光源と光子計測分光システムを開発することにある。今年度は、この目的達成のために、次の研究を行った。
1.紫外、深紫外領域のピコ秒パルス光を、励起光として分光測定に用いる手法を確立した。これは、非線形光学結晶(βーBaB_2O_4とKTP)を用いて、モ-ド同期YAGレ-ザ-の出力光を、3次および4次高調波(波長:353および266nm)に変換するもので、高効率・波長変換システムを完成させた。
2.YAGレ-ザ-で同期励起される波長可変色素レ-ザ-の出力光を、βーBaB_2O_4を用いて深紫外の波長可変・2次高調波(波長可変範囲:280ー310nm)を、高効率で得る手法を確立した。
3.超高速時間分解分光に適した、新しい「3重分光器」を設計し、作製した。この3重分光器は、測定する光パルスの時間幅を広げる原因となる分光器内での光路差を、差分形の光路を採用して打ち消し、10ピコ秒の時間分解能を確保するとともに、光学系の切り替えにより高分解能分光も行える3重型分光器である。この新分光器と、超高速応答マイクロチャネル・プレ-ト型光電子増倍管を用い、超高速アンプ系で光信号の弁別を行い、単一光子計数法による超高速発光時間分解分光計測法の確立を行った。最終段に多チャネル光検出器を用いた高分解能計測は、今後の課題である。
4.Cd_<1-x>Mn_xTeーCDTE超格子を、ホット・ウォ-ル・エピタキシ-法により作製し、開発された超高速時間分解分光システムを用いて、発光の時間変化を測定し、磁気光エレクトロニクス材料として大きな可能性があることを確かめた。また、MOCVD法で作製されたZnSe薄膜の、紫外域励起子発光を測定し、その過度的時間応答を調べた。

研究成果

• [文献書誌] A.KAMASHITA: "Picosecond Dynamics of 2ーDimeisional Excitons in ZnTeーZnSe Superlattices" Techincal Digest of Intern.Conf.Quantum Electronics,Tokyo. 390-391 (1988)
• [文献書誌] Y.OKA: "Growth and Optical Characterization of Bulk and Thin Film Semimagnetic Semiconductors" Abstract of 9th Int.Conf.Crystal growth,Sendai. 387 (1989)
• [文献書誌] 相馬 出: "ホット・ウォ-ル・エピタキシ-法によるIIーVI族化合物半導体薄膜および半磁性半導体薄膜の作製とその評価" 東北大学科学計測研究所報告. 38. 15-25 (1989)
• [文献書誌] M.TANIGUCHI: "SYncrotron Radiation Study of Fe 3d States in Cd_<1-x>Fe_xSe(O<x<0.4)" Physical Review B. 41. 3069-3073 (1990)
• [文献書誌] Y.OKA: "Dynamics of Excitonic Magnetic Polarons in Cd_<1-x>Mn_xTe and Cd_<1-x>Mn_xSe Studied by Picosecond Time Resolved Spectroscopy" Proc.20th.Int.Conf.Physics of Semiconductors,Thessaloniki. 1939-1942 (1990)
• [文献書誌] Y.OKA: "Construction of VioletーUV Ultrashort Pulse Lasers and a Picosecond Time Resolved Spectroscopy System for the Study of New Semiconductor Superlattices"