光誘起電流の時間分解イメージングとスピン偏極測定

バルク光起電力効果（光ガルバノ効果）は、空間反転対称性の破れた結晶に光を照射したときに、直流電場の印加なしに分極電流が生じる非線形光学効果である。この分極電流は結晶内をバイアス電圧なしに伝播することが知られているが、そのメカニズムは知られていない。バルク光起電力効果によって光エネルギーから電流を取り出す効率の向上を図るために、結晶内の分極電流伝播を時間分解イメージングすることを目的とする。本年度は、様々な誘電体結晶におけるバルク光起電力効果（光ガルバノ効果）を連続発振レーザーを用いて測定した。バルク光起電力効果は微弱な信号であるため、高感度・高精度な測定方法の確立を目指し、チョッパーや波長板による変調法を導入した。ジャイロトロピック・ワイル半金属であるWTe2は独特なバンド構造に由来する円偏光光起電力効果を含む新しい非線形光学効果を観察するための有望な材料であり、これに着目した。対称性の計算や（円・直線）偏光依存性、入射角依存性、チョッピング周波数依存性、位置依存性などの測定により、WTe2における光電流のメカニズムを総合的に評価した。得られた結果は、対称性の計算とよく一致していた。また、フォトンドラッグ効果と光ガルバノ効果に関する対称性の議論をした。また、参照物質として典型的なバルク誘電体の一種であり、非ジャイロトロピックなGaPを用い、WTe2で得られた結果との比較を行った。

バルク光起電力効果（光ガルバノ効果）は、空間反転対称性の破れた結晶に光を照射したときに、直流電場の印加なしに分極電流が生じる非線形光学効果である。この分極電流は結晶内をバイアス電圧なしに伝播することが知られているが、そのメカニズムは知られていない。バルク光起電力効果によって光エネルギーから電流を取り出す効率の向上を図るために、結晶内の分極電流伝播を時間分解イメージングすることを目的とする。本年度は、様々な誘電体結晶におけるバルク光起電力効果（光ガルバノ効果）を連続発振レーザーを用いて測定した。バルク光起電力効果は微弱な信号であるため、高感度・高精度な測定方法の確立を目指し、チョッパーや波長板による変調法を導入した。ジャイロトロピック・ワイル半金属であるWTe2は独特なバンド構造に由来する円偏光光起電力効果を含む新しい非線形光学効果を観察するための有望な材料であり、これに着目した。対称性の計算や（円・直線）偏光依存性、入射角依存性、チョッピング周波数依存性、位置依存性などの測定により、WTe2における光電流のメカニズムを総合的に評価した。得られた結果は、対称性の計算とよく一致していた。また、フォトンドラッグ効果と光ガルバノ効果に関する対称性の議論をした。また、参照物質として典型的なバルク誘電体の一種であり、非ジャイロトロピックなGaPを用い、WTe2で得られた結果との比較を行った。