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ナノカーボンを用いたテラヘルツイメージングの高速画像化技術の開発

Research Project

Project/Area Number 16J09937
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

鈴木 大地  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsテラヘルツ / 光熱起電力 / フレキシブルスキャナー / 電気二重層技術 / カーボンナノチューブ / 非破壊検査
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度の研究を通じて、ナノカーボンを用いたテラヘルツ(THz)イメージングの広帯域化・高感度化・高速化を達成した。
単一検出器の性能向上について、検出器の材料であるカーボンナノチューブフィルムの膜厚・サイズ・バンドル径といった要素の最適化、及びPN接合を使用した高感度化等を実施し、0.14~39THzでの広帯域なTHz検出を達成した。また、感度の指標である等価雑音電力(NEP)についても、室温において20 pW/√Hzという研究開始当時の室温動作カーボンナノチューブ検出器(NEP = 20 nW/√Hz)の1000倍の高感度化を達成した。さらに、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を5msまで向上することができた。これにより、単一検出器では1秒で200pixelの画像計測を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの画像計測を達成することができた。加えて、撮像デバイスの性能指標の一つである空間解像度についても、THz光の電極金属への侵入を抑制する構造を取り入れることで、空間解像度の劣化を引き起こしていた不要信号を1/70倍まで低減することが可能となり、空間解像度を照射光の回折限界である波長サイズまで向上することができた。
得られた研究成果により、応用物理分野の若手賞の1つである「応用物理学会 講演奨励賞」という名誉ある賞の受賞に加え、「ACS Omega誌」等国際学術論文誌への掲載や、「New Diamond誌」における雑誌表紙に選定される等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上の進展があったと評価できる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (6 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Thermal device design for a carbon nanotube terahertz camera2018

    • Author(s)
      D. Suzuki, Y. Ochiai, Y. Kawano
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 3540-3547

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b02032

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Carbon Nanotube Woven Textile Photodetector2018

    • Author(s)
      A. Zubair, X. Wang, F. Mirri, D. Tsentalovich, N. Fujimura, D. Suzuki, K. Soundarapandian, Y. Kawano, M. Pasquali, J. Kono
    • Journal Title

      Physical Review Materials,

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 015201-015201

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.015201

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A flexible terahertz camera with carbon nanotubes and its application to multi-view inspection2018

    • Author(s)
      D. Suzuki, Y. Kawano
    • Journal Title

      New Diamond

      Volume: 34 Pages: 17-21

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Terahertz Imaging and Spectroscopy as a Tool for Non-destructive and Non-contact Quality Inspections of Medical Drugs and Polymer Films2017

    • Author(s)
      鈴木 大地、河野 行雄
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: 66 Issue: 12 Pages: 893-899

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.66.893

    • NAID

      130006307186

    • ISSN
      0525-1931
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A flexible terahertz scanner for multi-view inspection2017

    • Author(s)
      D. Suzuki, Y. Kawano
    • Journal Title

      Photonics News

      Volume: 3 Pages: 86-90

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Flexible Terahertz Scanner for Omnidirectional Imaging2017

    • Author(s)
      D. Suzuki, S. Oda, Y. Kawano
    • Journal Title

      IEEE Conference Publications

      Volume: 1 Pages: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2017.8066962

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A flexible and wearable terahertz scanner2016

    • Author(s)
      D. Suzuki, S. Oda and Y. Kawano
    • Journal Title

      Nature Photonics

      Volume: 10 Issue: 12 Pages: 809-814

    • DOI

      10.1038/nphoton.2016.209

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 非破壊・非接触検査における新産業創造への挑戦 ~ナノカーボンを用いたテラヘルツ帯フレキシブル撮像デバイスの開発と応用~2016

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Journal Title

      フジサンケイビジネスアイ 第30回独創性を拓く先端技術大賞 ニッポン放送賞受賞論文

      Volume: -

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanism of Carbon Nanotubes Terahertz Detectors Based on Photothermoelectric Effect2016

    • Author(s)
      Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
    • Journal Title

      Proceedings of 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves

      Volume: N/A Pages: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2016.7758937

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] テラヘルツ帯フレキシブルカメラの開発と今後の展望2018

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A Flexible Terahertz Scanner for Omnidirectional Imaging2017

    • Author(s)
      Daichi Suzuki
    • Organizer
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全方位非破壊検査に向けたフレキシブルテラヘルツスキャナーの開発2017

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of Carbon Nanotubes Terahertz Detectors Based on Photothermoelectric Effect2016

    • Author(s)
      D. Suzuki
    • Organizer
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • Place of Presentation
      デンマーク
    • Year and Date
      2016-09-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光熱起電力を用いたテラヘルツ帯検出器の熱解析及びイメージング応用2016

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟県
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Photothermoelectric properties of carbon nanotubes terahertz imagers and inspection applications2016

    • Author(s)
      D. Suzuki
    • Organizer
      The 51st Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demonstration of terahertz sensing and imaging with carbon nanotube devices2016

    • Author(s)
      D. Suzuki
    • Organizer
      The Seventeenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials
    • Place of Presentation
      オーストリア
    • Year and Date
      2016-08-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非破壊・非接触検査における新産業創造への挑戦 ~ナノカーボンを用いたテラヘルツ帯フレキシブル撮像デバイスの開発と応用~2016

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      フジサンケイビジネスアイ 第30回独創性を拓く先端技術大賞 授賞式
    • Place of Presentation
      東京都
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 東京工業大学 河野研究室

    • URL

      http://odalab.pe.titech.ac.jp/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京工業大学 河野研究室

    • URL

      http://odalab.pe.titech.ac.jp/kawano/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波を利用した、受光素子ならびに給電素子に適した炭素膜およびテラヘルツ波検出装置2018

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄、落合雄輝、長宗勉、山岸智子
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学、日本ゼオン株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波検出器およびアレーセンサ2017

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波検出装置およびテラヘルツ波検出システム2017

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-093256
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カーボンナノチューブ膜、テラヘルツ波検出装置およびカーボンナノチューブ膜のPN接合形成方法2017

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄、落合雄輝、長宗勉
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学、日本ゼオン株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-093445
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波を利用した、受光素子ならびに給電素子に適した炭素膜およびテラヘルツ波検出装置2017

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄、落合雄輝
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学、日本ゼオン株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017-02-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波検出装置およびアレーセンサ2016

    • Inventor(s)
      鈴木大地、河野行雄
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-04-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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