シンクロトロン放射光を使ったテラヘルツ顕微分光法の開発

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本研究は,新奇の固体物質中のキャリアダイナミクスや物性の起源であるフェルミ準位近傍の電子状態を調べる方法として,テラヘルツ領域の顕微分光法の開発を行った。その際,通常実験室で使われている光源では輝度が低いために,顕微分光は不可能である。そこで本研究では,光源に分子科学研究所・極端紫外光実験施設のシンクロトロン放射光(UVSOR)を用いたことが特徴である。実際には,UVSORに設置されている赤外ビームラインに反射型赤外顕微鏡を取り付け,テラヘルツ領域での光強度分布と空間分解能を調べた。その結果,200cm^<-1>以上の波数領域で強度が観測され,空間分解能は70μm程度であることがわかった。また通常実験室で用いられている黒体光源(グローバー灯)との比較を行ったところ,測定された200〜600cm^<-1>の領域で,放射光のほうが約200倍程度強いことがわかた。この結果は,光源の輝度を反映しており,テラヘルツ領域で放射光の優位性が確認できた。つまり放射光は,通常言われているx線や真空紫外領域ばかりでなく,テラヘルツ領域でも顕微分光など高輝度性が必要な場合には有効であることがわかった。本研究を行うことによって,テラヘルツ顕微鏡という新しい測定手法の可能性が引き出せたと考えられる。また,回折効果によって200cm^<-1>以下の強度が抑制されていることなどが確認できた。この問題は,実際に放射光源の性能に合わせたテラヘルツ顕微鏡を開発していく上で重要な情報であり,今後の開発の指針が得られた。