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ることができないが、PEの吸収ピークが存在する2.2 THzのイメージング像で はPPと比較してPEの吸光度が大きく、PPとPEを見分けることができる。以 上のことから、溶液成長により成長したInGaSe(In:2.5at%)をTHz波の差周波発 生に使用し、連続的に周波数を変化させて分光測定を行うことができ、かつ対 象となる試料に合わせて周波数を変えることで物質の同定やイメージングによ る識別が可能であることが示された。
図4.26 3つの異なる周波数のTHz波による
PP、PE、PVCについてのイメージング像
4.7 小括
第4章ではIn組成の異なるInxGa1-xSe混晶を、成長温度を変えることにより 成長し、その機械的特性、電気的特性、光学的特性とTHz波発生特性を評価す ることで、GaSe結晶内に導入された Inの影響について考察を行った。それら の結果について以下にまとめる。
１． GaSeを原料としてIn溶媒からInxGa1-xSe混晶を成長する場合に、成長温 度が低いほど混晶におけるInSeの比率が高くなることを示した。
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２． 無添加GaSeと比較し、InxGa1-xSe混晶の層間結合力が増加することを確 認した。この原因としてはInSeの層間距離がGaSeよりも短いことから、
InxGa1-xSe 混晶の層間距離も無添加GaSeと比較して短くなったことであ ると考えられる。
３． 無添加GaSe及びIn組成の異なるInxGa1-xSe混晶のキャリア密度と移動度 の比較では大きな違いは確認されなかった。Gaサイトを占有しているIn は等原子価準位を形成しないと考えられる。
４． 赤外帯の透過測定ではIn組成の高い InxGa1-xSe混晶の吸収係数が大きい 傾向となり、これは低温成長においてSe組成の低い溶液中から成長した InxGa1-xSe 混晶には Se 空孔や自己格子間原子の欠陥が導入されやすく、
これらの欠陥が赤外光を吸収してしまうこともあるためと考えられる。
５． 厚さ415 µmのInxGa1-xSe混晶を用いたTHz波発生において、THz波強度 の面内角度依存性を測定し、結晶の構造に由来する六回対称のTHz波強 度変化を確認することができた。
６． 無添加のGaSeと3つのIn組成のInxGa1-xSe混晶からの差周波発生におけ る位相整合角度を調査し、In 組成の変化に伴い、位相整合時のポンプ光 入射角度は高角側にシフトする傾向を確認した。この原因としてはIn組 成の増加に伴い、結晶の屈折率が減少しているか、複屈折性が小さくな っている可能性が考えられる。
4.7 小括
143
７． Ga溶媒から成長した厚さ100 µmのGaSe結晶と比較し、厚さ860 µmの InxGa1-xSe混晶からのTHz波発生の発生効率は79倍大きな結果となった。
また、InxGa1-xSe混晶同士の発生効率の比較からも厚い結晶を用いること で同軸位相整合のTHz波発生において発生効率を大幅に向上できること が確かめられた。
８． トラベリングヒーター法によりIn溶媒から成長したInGaSe(In:2.5at%)を 用いたTHz波光源を使用して非破壊イメージングを行った。イメージン グの分解能はeoo位相整合により発生した10.6 THzのTHz波では800 µm、
oee位相整合により発生した3 THzのTHz波では2 mmであることが確 かめられた。また、1-3 THzの周波数帯においてInGaSe(In:2.5at%)を光源 として用いてPP、PE、PVCの分光測定を行うことができ、複数の周波数 でイメージングを行うことによりPP、PE、PVCの識別を行うことに成功 した。
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