ダイヤモンド光伝導スイッチによる超短パルス高出力THz放射源の開発

采用金刚石光导开关的超短脉冲大功率太赫兹辐射源的研制

基本信息

批准号：
08750074
负责人：
米田仁紀
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750074/
关键词：
ダイヤモンド光伝導素子 THz放射超短パルスレーザー

项目摘要

ダイヤモンド光伝導素子を高出力THz放射源として応用させるためには、その光伝導特性を十分に理解しモデル化する必要がある。特にCVDダイヤモンドにおける粒界による制御性は、THzの放射スペクトル、出力に大きく影響を及ぼすので、実験的なスケーリングを確立させる必要がある。そこで本研究は様々な粒径をもった多結晶ダイヤモンドフィルムを作成し、その光伝導特性を測定することで、移動度、キャリヤ-寿命といったパラメータに対する粒界依存性を明らかにした。その結果移動度は粒径のよりd^<0.42>で、キャリヤ-寿命はd^<0.18>で変化することが分かった。また、キャリヤ-のコレクション距離はキャリヤ-速度が飽和しない領域ではd^<0.59>で変化し、これにより高速スイッチングのためには粒径が1μm以下のものに1×10^6V/cmといった強電界を印加することで達成でき、スイッチング速度は0.1μmの粒径ではピコ秒を切るものが得られることが分かった。一方、THz放射に対しては計算機シュミレーションモデルを構築し、その強度に対する光伝導素子のパラメータ依存性を調べた。この結果ダイヤモンドは通常このような研究に使われるGaAsに比較して4桁も高い放射強度を実現でき、このことは主にダイヤモンドの高い絶縁破壊強度から来ていることが明らかになった。また、これまでの表面スイッチングによる放射に対しバンドギャップ以下の光子エネルギーを持った光をスイッチングレーザーとして用いることで、体積放射という異なった概念を持ち込み、出力エネルギーの増大が可能なことを示した。今後の課題としては、THz放射と励起レーザー光の位相制御が高強度放射の鍵であり、このことの早急なデータベースが必要となるであろう。

为了将钻石光传导元件作为高输出THZ辐射源，有必要充分理解和建模其光学传导特性。特别是，对CVD钻石中晶粒的控制对THZ的辐射光谱和输出具有显着影响，因此有必要建立实验缩放。因此，这项研究创建了一种具有各种粒径的多晶钻膜，并测量了其光学传导特性，以阐明粒状依赖对参数的依赖性，例如运动，载体寿命。结果，发现运动水平是粒度的d^<0.42>，并且载体寿命的寿命将随着d^<0.18>而变化。另外，在速度饱和的区域中，Calenta-Changes的收集距离，对于高速开关，1μm或以下的零件是1×10^6v/cm可以通过应用电场来实现，并发现可以将0.1μm的开关速度切在PICO秒以下。另一方面，对于THZ辐射，建立了计算机模拟模型，以检查光导导元件的参数依赖性。结果，与此类研究中通常使用的GAA相比，钻石可以达到四位数的高辐射强度，这表明这主要来自高钻石破坏强度。另外，通过表面开关作为开关激光器，在带隙下方的光能在辐射下使用光能，这表明可以通过带来不同的体积辐射概念并增加输出能来增加输出能量。将来，THZ辐射和激发激光控制是高强度辐射的关键，这将需要紧急数据库。