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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，为了了解代表量子霍尔系统的半导体量子阱中的光修饰态，我们将首先研究在没有磁场和未掺杂条件下相控太赫兹光电场下的光学响应，包括相干响应和载体动力学两个方面的工作。从每个中提取有关光致非平衡态的能量结构和电子分布的信息。作为对前者的研究，我们观察了太赫兹引起的边带生成。我们构建了一个使用外差检测的系统，并成功地以比传统方法更高的灵敏度检测幅度并提取相位信息。利用这种方法，我们获得了太赫兹光修饰态的能谱。根据光谱对太赫兹光电场的依赖性，我们揭示了太赫兹光电场对激子的电离导致了太赫兹光修饰态的非微扰行为。上述结果总结在一篇论文中，该论文被Physical Review B杂志接受发表。作为后者研究的一部分，我们进行了太赫兹诱导发光的实验，这对于理解太赫兹光电场下的电子分布非常重要。在这里，为了研究电子分布随时间和空间的动态变化，我们将使用金属天线的电场约束与时间和空间分辨的发光测量相结合，并实现了空间分辨率为2微米和时间分辨率的发光测量10 ps。着眼于太赫兹诱导发光的初始时间，我们在时域中发现了两种类型的上升分量。研究发现，快速上升的分量仅出现在金属天线附近，并且具有较高的载体温度，而缓慢上升的分量从金属天线之间的整个区域发光，并且具有相对较低的载体温度。通过检查对太赫兹电场的依赖性，我们发现快速上升分量是由于太赫兹电场引起的齐纳隧道效应，而慢速上升分量是由于在太赫兹电场中感应载流子的加速而导致的载流子放大过程。太赫兹电场。上述研究成果已在国内学术会议上发表。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
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