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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。