テラヘルツ波を用いた強相関電子系の超高速スイッチング現象の開拓

使用太赫兹波在强相关电子系统中开发超快开关现象

基本信息

批准号：
13J06679
负责人：
宮本辰也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

将来の情報化社会において、通信速度を上昇させることは必須であり、ピコ秒オーダーで光の強度や光路を変化させることができる超高速スイッチング現象の開拓が求められている。これまでは、光励起による超高速スイッチング現象の研究が行われてきた。しかし、光を制御パルスとして利用すると、実励起による温度上昇や結晶の損傷が生じる可能性がある。この問題を解消するため、より低エネルギーの電磁波であるテラヘルツ波を制御パルスとして利用することを考えた。前年度までに、一次元モット絶縁体である臭素架橋Ni錯体と電子型強誘電体である有機電荷移動錯体TTF-CAを対象としてテラヘルツ波ポンプ―光（第二高調波：SHG）プローブ分光を行い、テラヘルツ波励起による超高速の光制御と分極変調に成功した。今年度は、一次元モット絶縁体である有機電荷移動錯体ET-F2TCNQと水素結合型強誘電体であるクロコン酸を対象としてさらに研究を進めた。一次元モット絶縁体であるET-F2TCNQにおいて、テラヘルツ波による三次の非線形光学効果を利用した超高速光スイッチングに成功した。これは、温度上昇の効果などによる遅延応答のない、本当の意味での超高速スイッチング現象である。さらにこの物質では、通信波長である1.55μmの光を制御することが可能であり、実用的なものとなっている。次に、水素結合型強誘電体であるクロコン酸において、テラヘルツ波照射による高速の分極変調に成功した。テラヘルツ波によるSHG強度の変調の大きさは、TTF-CAの場合と比べて五倍ほど効率がよい。これは、π電子系とプロトンが強く結合して強誘電分極を発現するクロコン酸の特徴であると推測される。本研究は、強相関電子系の物質におけるテラヘルツ波応答を明らかにしたことに加え、テラヘルツ波励起による超高速の光制御・分極変調の有用性を実証した重要な成果であるといえる。

在未来的信息社会中，必须提高沟通速度，并且有必要开发超高的速度切换现象，这允许Picsecond订单改变强度和光学路径。到目前为止，已经对光激发引起的超快速切换现象进行了研究。但是，使用光作为控制脉冲可能会导致由于实际激发而导致的温度升高和晶体损伤。为了解决这个问题，我们考虑使用较低的能量电磁波作为对照脉冲。到上一年，在溴桥梁的NI复合物（一种一维莫特绝缘子）上进行了Terahertz Wave Wave Wave Pump-Optication（第二谐波：SHG）探针光谱，以及有机电荷转移复合物TTF-CA，一种电子铁铁和超高的光学对照和极化模块的电子电位，并利用超高的光学控制和极化模块进行了tititiation tititiation teraherers dictition teraherers ticition terectient ticition terectient。今年，我们对有机电荷转移复合物ET-F2TCNQ进行了进一步的研究，这是一种一维Mott绝缘子和氢键键合的铁电酸鳄鱼酸。在一维Mott绝缘子ET-F2TCNQ中，使用基于Terahertz Wave的非线性光学效果成功了超高速度光学切换。这是一个真正的超快速切换现象，由于温度升高的影响，没有延迟响应。此外，该材料可以控制1.55μm的光，即通信波长，并且是实用的。接下来，通过氢键键入的铁电的鳄鱼酸中的Terahertz波辐照来实现高速极化调节。 Terahertz波引起的SHG强度调制的大小效率是TTF-CA的效率五倍。假定这是鳄鱼的特征，其中π电子系统和质子强烈耦合以产生铁电偏振。这项研究不仅是在高度相关的电子材料中阐明Terahertz波反应的重要结果，而且还证明了Terahertz Wave Wave激发的超快速光学控制和极化调制的有用性。