研究課題
基盤研究(C)
適切な構造の金属メッシュについて、テラヘルツ領域においても高い透過特性が得られることを実験的に確認した。特に、薄い金属メッシュにおいては、個々の孔の導波管的特性が消失して遮断周波数が無くなり、斜め方向の入射に対しても高い透過率が得られる。その透過特性には表面プラズモンが関与していることをシミュレーションと実験により確かめた。したがって、半導体THz波エミッタ表面に金属薄膜で構成された金属メッシュを形成することで、表面プラズモンを含む表面波モードの寄与により、電磁波に対する境界条件の変化を実現できることが予測された。実際に、新しいTHz波エミッタの基本構造を試作し、その特性を評価した。半導体内部で発生するテラヘルツ波は大きな放出角への強度が強いが、スネルの法則による臨界角により強度が制限される。金属メッシュは、予測の通り誘電体界面での電磁波に対する境界条件を変化させ、臨界角を超える角度への放射を取り出せることがわかった。さらに構造を最適化することにより、半導体からのテラヘルツ放射を増強でき、高効率の放射が可能となる見込みを得た。テラヘルツ放射源の1つとして期待される量子構造については、実際の使用には表面の不活性化が重要となる。本研究においては、ガリウム砒素系の量子構造について有効な表面不活性化法を最適化し、良好な特性が実現されることも見出した。半導体THz波エミッタの特性を向上させる鍵は、半導体の表面・界面の適切な制御とその応用にかかっている。
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