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テラヘルツ光を用いた鉄系超伝導体における光相制御および光誘起超伝導の研究

利用太赫兹光研究铁基超导体的光学相位控制和光致超导

基本信息

批准号：
20J22275
负责人：
礒山和基
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は鉄系超伝導体FeSe系において、超伝導ギャップエネルギーと同程度の光子エネルギーを持つテラヘルツ(THz)波をプローブとして、光照射が超伝導秩序にもたらす効果を調べてきた。特にヒッグスモードと呼ばれる超伝導秩序変数の振幅モードが媒介する高効率のTHz第3高調波発生(THG)が、超伝導秩序変数のダイナミクスをピコ秒の時間分解能で捉える光学的なプローブとなることに着目している。これまでに我々は鉄系超伝導体FeSe0.5Te0.5において超流動密度を反映するTHG信号を観測し、さらにFeSe0.5Te0.5に近赤外(NIR)光パルスを照射すると、一時的にTHGが増強する、超伝導秩序変数の増加を示唆する振る舞いを観測した(2021年発表論文)。しかし理論的にはヒッグスモードの他に電荷密度揺らぎ(CDF)と呼ばれる超伝導準粒子の個別励起に由来する過程によってもTHGが起こる可能性が指摘されており、THG増強から直ちに超伝導増強が結論されるわけではない。そこで我々はヒッグスモードがTHGに支配的な寄与を与えていることが知られている従来型超伝導体NbNにおいても同様の測定を行った。その結果NbNにおいてもNIR照射後にTHG信号が増加する振る舞いが見られ、NIR照射によるTHG増強は超伝導体一般に見られる現象であり、超伝導増強を意味しない可能性が示された。THG増強の起源を明らかにするためNIR照射後のヒッグスモード自由振動を観測したところ振動振幅の増加は見られず、THG増強は光照射によるヒッグスモード振動のパラメトリック増幅に由来するものではないと考えられる。また過渡的なTHG信号はTHz波の偏光と結晶方位がなす角に依存せず、CDFが媒介するTHGの増加も示唆されなかった。光誘起THG増強の起源として、超流動密度の時間変化に対応した非線形超伝導電流が流れた可能性が残されている。

We have been studying the effects of FeSe superconductors, superconductors, and photons of the same degree on the transmission of THz waves. In particular, the amplitude of the ultra-conductive order changes in the medium, the high efficiency THz third high-frequency wave generation (THG), the ultra-conductive order changes in the frequency of the ultra-conductive order changes, the time resolution of the ultra-conductive order changes, and the time resolution of the ultra-conductive order changes. The THG signal reflected by the FeSe0.5Te0.5 superconductivity is measured, and the THG signal reflected by the FeSe0.5Te0.5 superconductivity is measured. The THG signal is measured when the FeSe0.5Te0.5 superconductivity is irradiated with near-infrared (NIR) light. The theoretical results show that THG increases in the probability of THG generation, and THG increases in the probability of THG generation, and that THG increases in the probability of THG generation. The determination of THG's dominant properties is based on the determination of THG's dominant properties. The results show that THG signal increases after NIR irradiation, and THG signal increases after NIR irradiation. The origin of THG enhancement is clear. The origin of THG enhancement is clear. The origin of THG enhancement is clear. The THG signal transitions due to polarization and crystal orientation of THz waves depend on the angle of polarization and CDF, and the THG signal increases due to CDF. The origin of photoinduced THG enhancement, temporal variation of superconductivity, and the possibility of non-linear superconductivity current are discussed.