光ポンプ広帯域テラヘルツ波プローブ分光による超伝導体のキャリアダイナミクスの研究

本年度は、引き続き広帯域テラヘルツ時間領域分光システムの改良および超伝導体の測定を行った。超伝導体薄膜の評価を行うには、テラヘルツ領域に存在する超伝導ギャップエネルギー付近の電子状態を調べることが重要である。測定対象である超伝導体MgB_2(二ホウ化マグネシウム)は、その高い転移温度を示すが、大小2つの超伝導ギャップをテラヘルツ波で直接観測することが期待されている。まず、超短パルスレーザーの精密な調整およびパルス圧縮およびテラヘルツ波観測系の最適化により、観測されるテラヘルツ電磁波のSN比を向上させる事に成功した。これによって更に短い時間での測定が可能になった。更に、透過測定におけるサンプル薄膜の配置方法も改良を行い、同じ基板上で薄膜を半分エッチングすることで、精度の高い測定ができるようになった。本研究では5THzを超える周波数領域での測定が達成できている。MgB_2の高エネルギー側の超伝導ギャップの直接観測には至らなかったが、透過率・光学伝導度スペクトルは、大小2つの超伝導ギャップを反映していると考えられ、今後、ポンププローブ分光を行うことで、新たな知見が得られる可能性がある。

本年度は、引き続き広帯域テラヘルツ時間領域分光システムの改良および超伝導体の測定を行った。超伝導体薄膜の評価を行うには、テラヘルツ領域に存在する超伝導ギャップエネルギー付近の電子状態を調べることが重要である。測定対象である超伝導体MgB_2(二ホウ化マグネシウム)は、その高い転移温度を示すが、大小2つの超伝導ギャップをテラヘルツ波で直接観測することが期待されている。まず、超短パルスレーザーの精密な調整およびパルス圧縮およびテラヘルツ波観測系の最適化により、観測されるテラヘルツ電磁波のSN比を向上させる事に成功した。これによって更に短い時間での測定が可能になった。更に、透過測定におけるサンプル薄膜の配置方法も改良を行い、同じ基板上で薄膜を半分エッチングすることで、精度の高い測定ができるようになった。本研究では5THzを超える周波数領域での測定が達成できている。MgB_2の高エネルギー側の超伝導ギャップの直接観測には至らなかったが、透過率・光学伝導度スペクトルは、大小2つの超伝導ギャップを反映していると考えられ、今後、ポンププローブ分光を行うことで、新たな知見が得られる可能性がある。