Characterization and understanding of mechanical properties using high-harmonics generation of infrared pulses

令和4年度は、Ti系材料における高次高調波の起源を探るために、赤外光を照射した際の3次高調波、5次高調波の角度依存性について、清書実験を行った。また、第一原理計算によってTiのバンド構造を計算した上で、光電場で駆動した場合の誘起電流を計算し、その角度依存性を調べた。その結果、バンド内の電流のみでは、観測された高次高調波の異方性を再現できないことが分かった。この結果は、観測された高次高調波が、バンド間遷移に基づくものである可能性を示唆している。さらに、Ti系材料の高調波発生を系統的に明らかにするために、Alを添加した試料についても高次高調波発生を調べた。その結果、Al添加量が増えるにしたがって高次高調波の異方性が小さくなることが分かった。これは、力学特性の異方性が、Al添加によって当方的なものに近づくことと符合している。したがって、電子状態と力学特性の異方性の間に相関があることを示唆している。また、高調波発生の角度依存性に、光学応答の異方性が寄与する可能性があることから、線形の光学応答についてもフーリエ変換赤外分光法と、赤外エリプソメトリー法によって異方性を計測することを試みた。Drude-Lorentz式を用いることで、赤外領域の誘電率を明らかにすることができ、これによって高次高調波の異方性を定量的に評価できるものと考えられる。今後は、このような光学特性の異方性をAlドープ試料等についても調べるとともに、エリプソメトリーの結果を解析し高調波発生をモデル化し、その理解を深めることを目指す。また、Snドープなどとも比較して、力学特性との相関とその普遍性を調べる。

令和4年度は、Ti系材料における高次高調波の起源を探るために、赤外光を照射した際の3次高調波、5次高調波の角度依存性について、清書実験を行った。また、第一原理計算によってTiのバンド構造を計算した上で、光電場で駆動した場合の誘起電流を計算し、その角度依存性を調べた。その結果、バンド内の電流のみでは、観測された高次高調波の異方性を再現できないことが分かった。この結果は、観測された高次高調波が、バンド間遷移に基づくものである可能性を示唆している。さらに、Ti系材料の高調波発生を系統的に明らかにするために、Alを添加した試料についても高次高調波発生を調べた。その結果、Al添加量が増えるにしたがって高次高調波の異方性が小さくなることが分かった。これは、力学特性の異方性が、Al添加によって当方的なものに近づくことと符合している。したがって、電子状態と力学特性の異方性の間に相関があることを示唆している。また、高調波発生の角度依存性に、光学応答の異方性が寄与する可能性があることから、線形の光学応答についてもフーリエ変換赤外分光法と、赤外エリプソメトリー法によって異方性を計測することを試みた。Drude-Lorentz式を用いることで、赤外領域の誘電率を明らかにすることができ、これによって高次高調波の異方性を定量的に評価できるものと考えられる。今後は、このような光学特性の異方性をAlドープ試料等についても調べるとともに、エリプソメトリーの結果を解析し高調波発生をモデル化し、その理解を深めることを目指す。また、Snドープなどとも比較して、力学特性との相関とその普遍性を調べる。