超伝導表面プラズモンの励起及び伝播特性測定

超导表面等离子体激发和传播特性的测量

基本信息

批准号：
14655026
负责人：
長島健
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

光学的な手法により薄いシート内に局在した自由キャリアの粗密度(低次元プラズモン)を励起することができる.低次元プラズモンが誘起する電場はシート近傍に局在し,かつ非常に強いことが知られている.これまでは従来の常伝導金属(主として銀)を用いた研究がほとんどであった.本研究の目的は(1)高温超伝導体中において,散乱を受けない超伝導キャリア低次元プラズモンの励起方法の探索,及び(2)その伝播特性の明確化である.昨年度までに(1)について,高温超伝導体中の超伝導キャリアの2次元プラズモンポラリトンの励起,分散曲線の精密測定,そして電場及び磁場を印加した場合のテラヘルツ電磁波に対する応答の測定を行った.本年度は(2)の考察及び前年度に観測されたいくつかの現象の解明を行った.(1)本研究ではテラヘルツ電磁波を照射することで当該ポラリトンを励起する.このとき電磁波の面内方向の波数を補うために試料表面にはグレーティングカプラを付与する.ポラリトンの分散曲線を精密測定するために,1枚の薄膜試料に周期の異なる複数のグレーティングを作製し,各領域にテラヘルツ電磁波を照射し当該ポラリトンを励起し,その周波数を決定した.さらにテラヘルツ電磁波のスペクトル形状から超伝導キャリア低次元プラズモンの伝播定数は1cmオーダーであることがわかった.(2)超伝導キャリアの運動は電場あるいは磁場の印加によって大きく変化する.これにより当該ポラリトンの応答も大きく変化すると期待される.前年度,試料に電場及び磁場を印加して行った結果,これらはテラヘルツ電磁波への応答には影響を及ぼさないことがわかった.これらの原因について調査した結果,超伝導体薄膜中の電流分布の影響あるいは印加磁場強度の不足に起因すると考えられる.

薄层内的自由载流子（低维等离子体）的粗密度可以通过光学方法激发。低维等离子体引起的电场集中在薄层附近，并且到目前为止，大多数等离子体都非常强。研究使用了常规的常导金属（主要是银）。这项研究的目的是（1）减少高温超导体中不受散射的超导载流子的数量，寻找维度等离子体激元的激发方法。（2）阐明其传播特性直到去年，关于（1），我们已经激发了高温超导体中超导载流子的二维等离子体激元，精确测量了色散曲线，并施加了电场和磁场。案例泰拉我们测量了对赫兹电磁波的响应。今年，我们考虑了（2）并澄清了前一年观察到的一些现象。（1）在这项研究中，我们通过用太赫兹电磁波激发来研究极化激元。为了补偿电磁波的面内波数，在样品表面贴有光栅耦合器。为了精确测量极化子色散曲线，我们在一个薄膜样品上制作了多个不同周期的光栅。此外，从太赫兹电磁波的频谱形状中，我们发现超导载体低维等离子体激元的传播常数约为1 cm量级。 (2) 超导载流子的运动根据电场或磁场的施加而发生很大变化。预计极化子的响应也会发生显着变化。去年，我们通过施加电场和磁场进行了研究。结果发现，这些对太赫兹电磁波的响应没有影响。调查其原因的结果，认为它们是由电流分布的影响引起的。超导薄膜中或施加的磁场强度不足。