産総研：相変化光メモリーの動作を超高速化するメカニズムを解明
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150925_2/pr20150925_2.html




図１　パルス対励起と期待される超高速相変化反応プロセス。(a) 第一励起パルス（P1）により、試料の状態を基底状態から励起状態に遷移させ、第二励起パルス（P2）により励起状態での相転移制御を行う。励起状態での構造変化のモニターは、プローブパルス（P3）により行う。なお、P1とP2の時間差（∆t）はマイケルソン干渉計により10 fsの精度で変化させることができる。
また、モニターするタイミングは、P2とP3パルス間の時間（τ）を変化させる。(b) パルス対励起で観測できる超高速相変化反応プロセスを表す。実験では、SET相（合金では結晶に対応）の状態からスタートし、RESET相（合金ではアモルファスに対応）への前駆反応プロセスを観測する。Ge原子は緑色、Te原子は橙色、Sb原子は紫色で示す。


図２　超格子構造のGeTe/Sb2Te3において得られたプローブ光の反射率変化。(下) 初期状態（SET相）において第一励起パルス（P1）なしで測定したものである。矢印はP2パルス照射の時間を示す。(b)時間間隔∆t = 290 fsで励起パルス対を試料に照射した際のコヒーレントフォノンの振幅増強の様子を示す。第二励起パルス（P2）照射直後の振動波形は、いったん振幅が増強されるが、その後、水色の帯で示すように1 ps程度経つと大きく減衰しており、励起状態では初期状態とは異なるコヒーレントフォノンに変化したことが分かる。


図３　コヒーレントフォノン信号をフーリエ変換して得られたフォノンスペクトル。(a) 励起パルス対を照射する前、試料は初期状態（SET相）にあり、このとき6配位状態のGeTe6に対応するフォノン周波数は3.48 THzであることが分かる。（b）励起パルス対を照射した場合。∆t=290 fsで励起パルス対を照射すると、もともと3.48 THzにあったピークは2つに分裂し、一方は高周波数側にブルーシフト（3.7 THz）し、もう一方は、低周波数側に大きくレッドシフト（2.55 THz）することが分かる。(c) フォノンスペクトルで観測された局所構造変化のモデル。励起パルス対を照射すると、励起状態になり、3配位（GeTe3：2.55 THz）と4配位（GeTe4：3.7 THz）の局所構造が出現すると考えられる。