物質・材料テキストシリーズ
テラヘルツ時間領域分光
物質科学への応用
著：斗内政吉
内容紹介
〔「はしがき」より〕
“テラヘルツ時間領域分光法（Terahertz Time Domain Spectroscopy：THz-TDS）” は，1985 年頃から，米国旧ベル研究所やIBM において，極短光パルスによる時間領域電磁波パルス発生・計測により始まった．90 年代に入ると，モードロックチタンサファイアフェムト秒レーザの開発・普及により，欧米を中心として，分光イメージング手法として利用され始めた．現在では，基礎物性評価に加えて，テラヘルツ無線（6G ビヨンド）のための材料・デバイス分析や，バイオ・医療・医薬品，非破壊検査，セキュリティー分野への応用も始まっている．
分析手法としては，既存の手法や，CW 光源などを用いたものなどもある中で，この手法の特徴として，まず，簡単に，室温で，観測・分析可能である点がある．加えて，フェムト秒レーザとの同期で，フェムト秒時間分解能での様々な物性変化をとらえることができるなどもあげられる．ますます広く利用されることが期待される．
本書では，その入門書として様々な事例を挙げて，手法の原理・特徴，分析・イメージング手法などを解説した．基礎編（第2 章から第4 章）では，まず，テラヘルツ波の発生・検出と時間領域分光解析の原理を解説し，様々な材料に適用する場合を紹介した．ついで，テラヘルツ放射分光・イメージングを別の章としてまとめた．これは，前者が，テラヘルツ帯の光学定数と複素導電率，複素誘電率などを求める分光法に対して，後者は，電荷が高速に移動することで発生するテラヘルツ波から，光電荷の時空間移動を時間領域計測法の特徴を活かして評価するもので，似て非なるものと言えるからである．後半の発展編（第5 章から第9 章）では，今後ますます必要性が増すと思われる高輝度テラヘルツ光源の発生方法とポンプ・プローブ法を解説した．筆者が独自に進める平行平板導波路分光や近接場点光源イメージング手法についても紹介している．
【目 次】
第1章 序論
第2章 テラヘルツ時間領域分光法の基礎
第3章 テラヘルツ時間領域分光法の適用事例
第4章 テラヘルツ放射分光・イメージング法
第5章 テーブルトップ高輝度テラヘルツ波光源と非線形応答
第6章 周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源
第7章 ポンプ・プローブテラヘルツ時間領域分光法
第8章 平行平板導波路テラヘルツ時間領域分光法
第9章 近接場テラヘルツ点光源と応用
目次
【目 次】
第1章 序論
1-1 はじめに
1-2 テラヘルツ時間領域分光法とは
1-3 テラヘルツ放射分光と電荷ダイナミクス
1-4 テラヘルツナノ科学の誕生
1-5 テラヘルツ非線形科学の誕生
1-6 テラヘルツ工学の展望
1-7 本書の構成
第2章 テラヘルツ時間領域分光法の基礎
2-1 はじめに
2-2 テラヘルツ電磁波パルスの発生
テラヘルツ波発生原理／非線形効果による光テラヘルツ波変換／光
伝導アンテナからのテラヘルツ波発生／半導体基板表面からのテラ
ヘルツ波放射／電気光学効果サンプリング法によるテラヘルツ電磁
波検出法／光伝導アンテナによるテラヘルツ電磁波検出の原理
2-3 テラヘルツ時間領域分光法
基本構成／テラヘルツ帯光学定数の算出／薄膜試料への適用／原子
層材料の分析／全反射減衰時間領域分光法
第3章 テラヘルツ時間領域分光法の適用事例
3-1 はじめに
3-2 物質中の電磁波伝搬と物性パラメータ
3-3 厚い試料の評価例
半導体基板への適用／異方性材料のテラヘルツ帯複屈折の同定／液
体への適用
3-4 薄膜への適用例
強誘電体薄膜のテラヘルツ物性／酸化物高温超伝導体薄膜／強相関
電子系電子材料薄膜／グラフェンのテラヘルツ帯における電子物性
第4章 テラヘルツ放射分光・イメージング法
4-1 はじめに
4-2 様々な物質からのテラヘルツ波放射と物性評価への応用
テラヘルツ波発生の機構／ワイドギャップ半導体のテラヘルツ放射
分光／超伝導体からのテラヘルツ波の発生／自発分極変調によるテ
ラヘルツ波の発生／ Mn 酸化物のテラヘルツ放射分光／分子吸着エ
ネルギー計測
4-3 テラヘルツ放射イメージング
テラヘルツ放射顕微鏡／ワイドギャップ半導体からのテラヘルツ放
射とフォトルミネッセンス／ GaN の自発分極ドメインイメージング
／ BiFeO3 薄膜における強誘電分極ドメインイメージング／超伝導体
薄膜中の電流密度・磁束密度分布イメージング／グラフェン上の酸
素吸着分布イメージング／太陽電池評価への応用／ LSI 故障箇所絞
り込み技術
第5章 テーブルトップ高輝度テラヘルツ波光源と非線形応答
5-1 はじめに
5-2 傾斜パルスフロントフェムト秒レーザ励起法
5-3 エアープラズマ励起によるテラヘルツ波発生
5-4 空気バイアスコヒーレント検出法
5-5 高輝度テラヘルツ電磁場による超伝導体の非線形応答観測
第6章 周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源
6-1 はじめに
6-2 周期分極反転ニオブ酸リチウムを用いた光源
原理／テラヘルツ波放射の実証
6-3 位相マスクを用いた光源
第7章 ポンプ・プローブテラヘルツ時間領域分光法
7-1 はじめに
7-2 ポンプ・プローブ法とは
7-3 光ポンプ・テラヘルツプローブ法
7-4 光ポンプ・テラヘルツ放射プローブ法
7-5 テラヘルツポンプ・テラヘルツプローブ分光
第8章 平行平板導波路テラヘルツ時間領域分光法
8-1 はじめに
8-2 平行平板導波路
8-3 PPWG-TDS による導電性薄膜分光
8-4 PPWG のTHz-TDS への導入
8-5 THz-PPWG-TDS システムとその薄膜への適用例
第9章 近接場テラヘルツ点光源と応用
9-1 はじめに
9-2 テラヘルツ点光源
9-3 全波シミュレーションモデル
9-4 走査テラヘルツ点光源とイメージング応用
9-5 テラヘルツ点光源を用いた微量分析応用
9-6 テラヘルツ点光源・マイクロ流路・メタマテリアルの融合
ISBN：9784753623181
。出版社：内田老鶴圃
。判型：A5
。ページ数：256ページ
。定価：4500円（本体）
。発行年月日：2021年10月
。発売日：2021年10月26日
。国際分類コード【Thema（シーマ）】 １：PNF。
