Terahertz tomography of a photo-induced carrier based on pump-probe spectroscopy using counterpropagation geometry

時間分解テラヘルツ分光によるシリコン内部のキャリアダイナミクス測定

坪内 雅明; 永井 正也*; 大島 康裕*

Tsubouchi, Masaaki; Nagai, Masaya*; Oshima, Yasuhiro*

シリコン表面への近赤外光励起により生成されるキャリアは、THz領域の光に強く影響を与えるためTHz光透過の阻害要因となる一方、THz光の光スイッチ等の疑似光学素子としての利用が提案されている。キャリアによる精密なTHz光の光学制御を行うためには、キャリアのシリコン内空間分布とダイナミクスを精査する必要がある。そこで本研究では、光学励起・THz検出時間分解測定法を用いて、シリコン内部のキャリアダイナミクスを直接測定する手法を開発した。

A novel technique for the terahertz (THz) tomography of a photo-induced carrier that is based on optical-pump THz-probe time-resolved reflection spectroscopy using counter-propagation geometry of the pump and probe pulses has been proposed. Transient reflection due to the photo-induced carrier provides information about the physical properties and spatial distribution separately. We have experimentally demonstrated this method using a silicon wafer. The obtained complex reflection can be reproduced by the exact solution of Maxwell's equations, assuming an exponential distribution of the photo-induced carrier density.