廣理英基助教・田中耕一郎教授ら、1兆分の1秒間の強電場パルス照射により、半導体の自由電子数を1千倍に増幅：超高速トランジスタや高効率の太陽電池の開発に期待 [Nature Communications]

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2011年12月21日

　京都大学物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）の廣理英基助教と田中耕一郎教授の研究グループは、ごくわずかな時間にエネルギーが圧縮されたフェムト秒レーザーとニオブ酸リチウムの結晶をもちいて１MV/cmという世界最高電場強度のテラヘルツ光を発生させることに成功しました。さらに、このテラヘルツ光を半導体に１兆分の１秒という短い時間照射するだけで、半導体の中の電気伝導を担う自由電子の数を約1000倍に増幅することに成功しました。実験にもちいた半導体試料は広島大学との共同研究により作製したものです。これにより、例えば、超高速動作の光検出器やそれを制御する超高速トランジスタなど、テラヘルツ領域（※1）で動作する新しい超高速半導体デバイスの展開が期待されます。さらに、キャリア増幅が高速高倍率であることから、高効率な太陽電池・発光素子の開発などにも、新たな指針を与えるものと期待されます。

　本論文はロンドン時間12月20日（日本時間21日）に英オンライン科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」オンライン速報版で公開されました。

　本成果は、JSTの下記の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業チーム型研究（CREST）
研究領域：「先端光源を駆使した光科学・光技術の融合展開」
（研究総括：伊藤正 大阪大学ナノサイエンスデザイン教育研究センター特任教授）
研究課題名：「高強度テラヘルツ光による究極的分光技術開拓と物性物理学への展開」
研究代表者：田中耕一郎（京都大学iCeMS教授）研究期間：平成21年10月～27年3月

　JSTはこの領域で、物質・材料、加工・計測、情報・通信、環境・エネルギー、ライフサイエンスなどの異なる分野で個別に行われている光利用研究開発ポテンシャルの連携、融合を加速し、「物質と光の係わり」に関する光科学・光技術におけるイノベーション創出基盤の形成を目指しています。

続きを読む（ニュースリリースPDF: 774KB）

文献情報

Extraordinary carrier multiplication gated by a picosecond electric field pulse

H. Hirori, K. Shinokita, M. Shirai, S. Tani, Y. Kadoya, and K. Tanaka

Nature Communications | DOI:10.1038/ncomms1598 | Published December 20, 2011

廣理英基助教・田中耕一郎教授ら、1兆分の1秒間の強電場パルス照射により、半導体の自由電子数を1千倍に増幅：超高速トランジスタや高効率の太陽電池の開発に期待 [Nature Communications]

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