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表面電場制御法に基づく超高速光励起過渡現象の解明と制御

基于表面电场控制方法的超快光激发瞬态现象的阐明与控制

基本信息

批准号：
21K03435
负责人：
長谷川尊之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03435/
关键词：
光励起過渡現象テラヘルツ波表面電場半導体超高速分光

项目摘要

本研究は半導体結晶における電子系・格子系の超高速光励起過渡現象を表面電場の観点から探究し、過渡現象の本質解明と制御を目的としている。2022年度の主な研究成果は以下の通りである。表面電場を有するGaAs多層膜構造を対象として、パルス励起したキャリアにより表面電場強度を動的に制御（遮蔽）する方法の開発に取り組んだ。約0.1 nJの制御用パルスを照射した条件において、表面電場強度は約40%まで低下すると見積もられた。また、制御用パルスの強度を変化させることで、その低下量を連続的に制御できることも示した。以上の電場制御性は、過渡現象の研究に適用可能なものである。さらに、制御用パルスの照射タイミングを系統的に変化させた実験から、表面電場強度は約1 psで準安定状態に達することが明らかとなった。この電場変化の時間スケールは過渡現象ダイナミクスのものと同程度であることから、本手法は動的な電場制御という観点で過渡現象の新たな研究展開に結びつくものと期待される。InPにおけるテラヘルツ波放射機構についての研究を行った。ドーピングの種類や濃度の異なる3種類のInP基板を対象にテラヘルツ波時間波形を測定し、それらの位相関係から各試料の表面バンドベンディングの向きを推定した。次に、テラヘルツ波時間波形の励起光強度依存性を測定し、フーリエ変換パワースペクトルに基づいて解析した。その結果、試料間でテラヘルツ波放射応答に差異があることが示された。GaAs多層膜構造との比較考察から、テラヘルツ波放射に寄与する過渡現象が各試料で異なり、それが差異の要因であることを明らかにした。以上の知見は、表面電場と過渡現象との関係性についての理解を深めるものである。GaAs/AlAs量子井戸構造における励起子系の過渡現象についての研究を行った。試料の内部電場や励起光条件を制御した実験から、新規なダイナミクスを見出した。

This study は semiconductor crystal における an electronics system, grid の ultra-high-speed optical excitation on the transition phenomenon を surface electric field の観 point から explore し essence, transition phenomenon の interpret と suppression を purpose としている. The main な research achievements of 2022 are as follows: であるである. Surface electric field を have する GaAs multilayer structure を like と seaborne して, パルス wound up したキャリアにより surface electric field intensity を moving に suppression (shelter) する method の open 発に group take りんだ. About 0.1 nJ の system imperial パルスを irradiation した conditions において, surface electric field intensity は about 40% ま low ですると see product もられた. また, imperial パルスをの strength variations change させることで, その is low quantity を even 続に suppression できることも shown した. The above research on the control of the <s:1> electric field <s:1> and the transition phenomenon <e:1> is に applicable to the possible なな <s:1> であるであるであるである. さらに, imperial パルスの irradiation タイミングにを system - the させた be 験から, surface electric field intensity は about 1 ps でに quasi stable state of することが Ming らかとなった. この electric field - the の time スケールは transition phenomenon ダイナミクスのものと with degree であることから, this technique はな electric field suppression という観 point で transition phenomenon の new たな research on に knot びつくものと expect される. The InPにおけるテラヘ <s:1> the <s:1> wave radiation Facility に the てて the <s:1> research を line った. ドーピングやの concentration の different なる 3 kinds の InP substrate を like に seaborne テラヘルツ wave time waveform をし, それらの phase masato is から each sample の surface バンドベンディングの to きを presumption した. に, テラヘルツの wave time waveform excitation light intensity dependence を determination し, フーリエ variations in パワースペクトルに base づいて parsing した. The そそ results and the 応 of the でテラヘ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> wave radiation between the test samples show the に difference があるとがとがとが. GaAs multilayer structure との comparative investigation から, テラヘルツ wave radiation に send する transition phenomenon が each sample で different なり, それのが differences in であることを Ming らかにした. The above knowledge of <s:1>, the surface electric field と, the transition phenomenon と, the relationship of <s:1>, にててて, and the understanding of を depth める <s:1> であるであるである. The GaAs/AlAs quantum edo structure における exciton system <s:1> transition phenomenon ににおけるててて <s:1> research を line った. The internal electric field of the test sample is や, the excitation light condition is を, the control is た, the experiment is ら, the new regulation is なダナナ, the ナスを, and the results are shown in た.