テラヘルツ電磁波を用いた非接触ホール測定技術の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 島野 亮 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40262042)
• Keywords: テラヘルツ分光 / ホール測定 / 半導体 / 移動度 / 磁気光学効果 / カー回転

Research Abstract

磁気カー効果やファラデー効果などの磁気光学効果は、光により磁化を検出する有用なプローブとして用いられている。磁気光学効果の発現は現象論的には伝導度テンソルの非対角成分(ホール伝導度)に起因する。このため、逆に磁気光学測定からホール伝導度を評価することが可能となる。本研究では、テラヘルツ(THz)電磁パルスを用いた偏光分光測定により磁気カー効果の検出を行い、THz周波数領域で非接触ホール測定を行う手法を開発することを目的としている。
本年度は測定感度の向上を主眼として、1)テラヘルツ光源の安定化、2)測定アルゴリズムの改良、3)偏光測定系の改良、の三点を主に進めた。特に2)では、磁場変調法による長周期揺らぎの除去、偏光子の消光限界の突破、3)では直交検光子法を導入し、偏光子と検光子を兼ねることにより偏光子の機械的振動によるノイズの除去を行った。その結果、非接触ホール測定法の測定精度に対応する偏光回転検出角として、0.3mradの検出感度を達成することに成功した。本手法をn型半導体、InAsに適用し、10ガウスの微弱な磁場下でも有意なホール効果に起因する偏光回転を検出することが可能であることを実証した。この検出感度は研究計画時における目標値1mradを十分に上回る値であり、所定の目標を達することができたといえる。この成果は、2004年春季応用物理学会にて発表される。