円偏光テラヘルツ波を用いた材料評価

使用圆偏振太赫兹波进行材料评估

• 批准号: 17J04949
• 负责人: 森本 智英
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04949/
• 关键词: テラヘルツ; 半導体; 磁気光学分光; 固体電解質

申請者はこれまで円偏光テラヘルツ電場に対する光学伝導度スペクトルを直接観測する新しいテラヘルツ磁気光学分光法を用いて、半導体中の伝導キャリア、光伝導キャリアについて調べてきた。しかし、ヘビーキャリアについては、偏光回転が小さすぎるため、これまでの測定では精度が不十分であった。そこで本年度は、これまでの円偏光テラヘルツ磁気光学分光法と磁場変調分光法を組み合わせ、装置の高精度化にあたった。実験には直線偏光のTHz 光源と検出器、偏光ビームスプリッタとフレネルロムを用いた。反射光学測定系で、反射光の電場E(t)と試料に印加する磁場を反転させた際の変調信号ΔE(t)=E(+B)-E(-B)を測定する。この配置の測定量は円偏光に対する複素反射率である。ここで試料を透過/反射した光の円偏光の向きと印加磁場の向きの対応関係を考慮すると、ΔE<<Eでは ΔE/2E=η+iθと書き表せる。したがって一般的な時間領域反射分光の配置で高速磁場変調を行うだけで、微小な楕円偏向角ηと偏光回転θを直接評価できる。また、磁場変調を行うために、B=±0.5 Tのネオジム磁石４個を埋め込んだ円板をDCブラシレスモーターで回転させた。600 rpmで回転させることで、実質的に20 Hzの磁場変調が可能である。結果としてmradの精度が得られた。この測定のSN比はTHz時間領域分光のSNで決まり、ダイナミックレンジの向上でさらなる高分解能測定が可能である。上記の実験と並行して、テラヘルツ波を用いた固体電解質のイオン伝導評価も行った。固体電解質は燃料電池等に用いられる。申請者は固体電解質をテラヘルツ分光で測定することで、従来の手法では得られない、イオンのミクロな伝導に関する情報を初めて抽出した。本成果によって、イオン伝導のさらなる解明や、より高性能な固体電解質の開発が期待される。

Applicants は こ れ ま で has drifted back towards &yen; polarized テ ラ ヘ ル ツ electric field に す seaborne る optical 伝 conductance ス ペ ク ト ル を 観 directly measuring す る new し い テ ラ ヘ ル ツ magnetic 気 optical spectrometry を with い て, semiconductor の 伝 guide キ ャ リ 伝 ア, light guide キ ャ リ ア に つ い て adjustable べ て き た. し か し, ヘ ビ ー キ ャ リ ア に つ い て は, polarized back planning が small さ す ぎ る た め, こ れ ま で の determination で が は precision is not very で あ っ た. そ こ で は this year, こ れ ま で の has drifted back towards &yen; polarized テ ラ ヘ ル ツ magnetic 気 optical spectrometry と - adjustable magnetic field spectrometry を group み close わ せ, high precision the device の に あ た っ た. Experimental に に linear polarizing <s:1> THz light source と検 output, polarizing ビ <s:1> ムスプリッタとフレネ ロムを ロムを ロムを ロムを ロムを use に た. Reflective optical measurement system で, reflected light の electric field E (t) と sample に Inca す を る magnetic field inverse planning さ せ た interstate の Δ - adjustable signal E (t) = E (a + B) - (-) B E を determination す る. <s:1> <s:1> configuration <e:1> measurement amount yen polarized light に relative to する complex reflectance である. こ こ で sample を through/reflection し た light の has drifted back towards &yen; polarized の to き と の Inca magnetic field to き の 応 seaborne masato is を consider す る と, Δ E < < E で は Δ E/E = 2 eta + I theta と book き table せ る. し た が っ て general な time domain reflection spectral の configuration で high-speed magnetic field line - adjustable を う だ け で, tiny な 楕 has drifted back towards &yen; deviation Angle eta と polarization back planning theta を directly review 価 で き る. ま た line, magnetic field variations を う た め に, B = 0.5 mm T の ネ オ ジ ム magnet four を buried め 込 ん だ has drifted back towards &yen; plate を DC ブ ラ シ レ ス モ ー タ ー で back planning さ せ た. 600 rpmで returns to 転させる とで とで とで, the physical mass に20 Hz <s:1> magnetic field variation が may である. The result is that と と てmrad <s:1> accuracy が られた. こ の determination の SN ratio は THz time domain spectroscopy の SN で definitely ま り, ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ の upward で さ ら な る high decomposition can determine が may で あ る. The above record states that the と experiment is conducted in parallel with the と て, and the テラヘ <s:1> <s:1> wave を is guided and evaluated by the <s:1> た solid electrolyte, the <s:1> <s:1> 伝 伝 伝 伝 伝 伝, and the 価 と is carried out in った. Solid electrolytes are used for に in fuel cells, etc. with に られる. Applicants は solid electrolyte を テ ラ ヘ ル ツ determination of spectral で す る こ と で, 従 to の で は have ら れ な い, イ オ ン の ミ ク ロ な 伝 guide に masato す る early intelligence を め て spare し た. This achievement によって, <s:1> 伝 伝 伝 伝 伝 leads さらなる to explain や, よ the development of high-performance な solid electrolytes が is expected to される.

项目成果

テラヘルツ分光による固体酸化物イオン伝導体のミクロポテンシャル評価法の確立

太赫兹光谱固体氧化物离子导体微电势评估方法的建立

• 发表时间: 2018
• 作者: 森本智英;永井 正也;芦田 昌明
• 通讯作者: 芦田 昌明

テラヘルツ時間領域分光を用いた燃料電池材料のイオン伝導評価

使用太赫兹时域光谱评估燃料电池材料中的离子电导率

• 发表时间: 2018
• 作者: 森本智英;永井 正也;蓑輪 陽介;芦田 昌明;横谷 洋一郎;奥山 勇治;可児 幸宗
• 通讯作者: 可児 幸宗

テラヘルツ時間領域分光による酸化物イオン伝導成分の検出

太赫兹时域光谱检测氧化物离子传导成分

• 发表时间: 2017
• 作者: 森本智英;永井正也;芦田昌明;横谷洋一郎;可児幸宗
• 通讯作者: 可児幸宗

Microscopic potential revealed by Terahertz-time-domain-spectroscopy in solid electrolytes

太赫兹时域光谱揭示固体电解质中的微观电位

• 发表时间: 2018
• 作者: Tomohide Morimoto;Masaya Nagai;Masaaki Ashida;Yoichiro Yokotani; Yuji Okuyama;and Yukimune Kani;Tomohide Morimoto
• 通讯作者: Tomohide Morimoto

Magneto-THz spectroscopy of the photoexcited semiconductor

光激发半导体的磁太赫兹光谱

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Morimoto;M. Nagai;and M. Ashida
• 通讯作者: and M. Ashida