量子ホール系における位相制御テラヘルツ光を用いた電子状態の量子制御

在量子霍尔系统中使用相控太赫兹光对电子态进行量子控制

• 批准号: 17J09419
• 负责人: 内田 健人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto 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-17J09419/
• 关键词: テラヘルツ; 光物性; 半導体量子井戸

本年度は、量子ホール系をしめす半導体量子井戸での光ドレスト状態の理解を目的として、まず無磁場・非ドープ条件での、位相制御されたTHz光電場下の光学応答について、コヒーレント応答・キャリアダイナミクスの２つの側面から取り組んだ。それぞれから、光誘起非平衡状態のエネルギー構造と電子分布の情報を取り出した。前者の研究として、THz誘起サイドバンド生成の観測を行った。ヘテロダイン検波法を利用するシステムを構築し通常の手法と比べてより高感度な振幅の検出と位相情報の取り出しに成功した。この手法を用いてTHz光ドレスト状態のエネルギースペクトルを得た。スペクトルのTHz光電場依存性から、励起子のTHz光電場によるイオン化が、THz光ドレスト状態の非摂動論的な振る舞いを引き起こしていることを明らかにした。以上の結果を論文にまとめ、Physical Review B誌に出版受理された。後者の研究としてTHz光電場下での電子分布を知る上で重要である、THz誘起発光の実験を行った。ここでは電子分布の時間・空間上でのダイナミクスを調べるために金属アンテナによる電場閉じ込めと、時間・空間分解発光測定を組み合わせ、空間分解能2ミクロン・時間分解能10 psでの発光測定を実現した。THz誘起発光の初期時間に着目すると、２種類の時間領域での立ち上がり成分を示した。早い立ち上がり成分は金属アンテナ近傍でのみで生じ高いキャリア温度である一方、遅い立ち上がり成分は金属アンテナ間全体から発光し、比較的低温なキャリア温度をもつことが分かった。THz電場依存性を調べることで、早い立ち上がり成分は、THz電場によるツェナートンネリング、遅い立ち上がり成分は誘起されたキャリアのTHz電場加速によるキャリア増幅過程に起因することを明らかにした。以上の研究は、国内学会での発表を行った。

This year は, quantum ホ ー ル department を し め す semiconductor quantum well opens で の light ド レ ス ト state の understand を purpose と し て, ま ず without magnetic field, the ド ー プ conditions で の, phase system royal さ れ た THz optoelectronics field の optical 応 answer に つ い て, コ ヒ ー レ ン ト 応 answer · キ ャ リ ア ダ イ ナ ミ ク ス の 2 つ の side か ら group take り ん だ. Youdaoplaceholder0 ら ら, light-induced non-equilibrium state <s:1> エネ ギ ギ それぞれ structure と electron distribution <e:1> information を take それぞれ to obtain た. The former <s:1> studies と て て, and THz induces サ ドバ ドバ ド ド to generate <s:1> 観 to measure を rows った. を ヘ テ ロ ダ イ ン 検 wave method using す る シ ス テ ム を build し の technique usually と than べ て よ り Gao Gan degrees な amplitude の 検 と phase information の take り out し に successful し た. こ の gimmick を with い て THz optical ド レ ス ト state の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク ト ル を た. ス ペ ク ト ル の THz optoelectronics field dependence か ら, excitation screwdriver の THz optoelectronics field に よ る イ オ ン が, THz optical ド レ ス の ト state of vibration, dynamic theory of な る dance い を lead き up こ し て い る こ と を Ming ら か に し た. The above <s:1> results を paper にまとめ and Physical Review B journal に are accepted for publication された. The latter の research と し て THz optoelectronics field で の electronic distribution を know る で important で あ る, THz induced 発 light の be 験 を line っ た. こ こ で は の electronic distribution time, space で の ダ イ ナ ミ ク ス を adjustable べ る た め に metal ア ン テ ナ に よ る electric closed じ 込 め と 発 optical measurement, time, space decomposition を group み close わ せ, space decomposition can 2 ミ ク ロ ン · time decomposition can 10 ps で の 発 light を be presently し た. The <s:1> initial time of THz induced luminescence is に, the すると in the two types of <s:1> time domains is で, and the が in the を component を on the ち indicates た. い set early on ち が り composition は metal ア ン テ ナ nearly alongside で の み で high じ い キ ャ リ ア temperature で あ る side, 遅 い stand on ち が り composition は metal ア ン テ ナ between all か ら 発 light し, comparative low temperature な キ ャ リ ア temperature を も つ こ と が points か っ た. THz electric field dependence を adjustable べ る こ と で, early い ち on が り composition は, THz electric field に よ る ツ ェ ナ ー ト ン ネ リ ン グ, 遅 い stand on ち が り composition は induced さ れ た キ ャ リ ア の THz electric field acceleration に よ る キ ャ リ に ア raised painting process causes す る こ と を Ming ら か に し た. The above <s:1> research, domestic academic societies で で release table を conduct った.

项目成果

Coherent detection of THz-induced sideband emission from excitons in the nonperturbative regime

非微扰状态下激子太赫兹引起的边带发射的相干检测

• DOI: 10.1103/physrevb.97.165122
• 发表时间: 2018
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Uchida;T. Otobe;T. Mochizuki;C. Kim;M. Yoshita;K. Tanaka;H. Akiyama;L. N. Pfeiffer;K. W. West;and H. Hirori
• 通讯作者: and H. Hirori

Subcycle Control of Optical Response by Using a Terahertz Excitonic Dressed State

使用太赫兹激子修饰态对光学响应进行子周期控制

• 发表时间: 2017
• 作者: Egawa Shinichi;Murakami Aya;Sasaki Hiroyuki;Hideki Hirori
• 通讯作者: Hideki Hirori

GaAsにおけるTHz誘起発光現象の時間・空間分解測定

GaAs 中太赫兹诱导发光现象的时间和空间分辨测量

• 发表时间: 2017
• 作者: Yasuyuki Sanari;Yasuyuki Sanari;Yasuyuki Sanari;Takashi Arikawa;有川敬;有川敬;白神慧一郎;永井恒平;市井智章;市井智章;高畑光善;内田健人
• 通讯作者: 内田健人

THz-induced nonlinear effect in GaAs

GaAs 中太赫兹引起的非线性效应

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Uchida;T. Otobe;T. Mochizuki;C. Kim;M. Yoshita;K. Tanaka;H. Akiyama;L. N. Pfeiffer;K. W. West;and H. Hirori;K. Uchida
• 通讯作者: K. Uchida