| Project/Area Number |
22K20424
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0302:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Yasunaga Shun 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80963628)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | マイクロボロメータ / 定温制御 / プラズモニクス / 中赤外 / 分光器 / 中赤外線 / 分光 / ボロメータ / フィードバック制御 |
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| Outline of Research at the Start |
物質固有の光吸収にもとづいて物質の種類を可視化するする分光技術は，装置（分光器）の小型化によって実験室外での幅広い応用が期待できる．小型化に適した方法として，波長によって応答の異なる受光器を複数用いてもとの光吸収特性を推測する方法がある．しかし，分光分析に最も有用な光の波長帯域である中赤外領域で動作する分光器は，光を熱に変換して計測する原理により，熱伝達を抑える真空パッケージと，波長を選択的に受光器に導くフィルタが必要で，これらが小型化を制約している．本研究ではこれらを不要とする，受光器を一定温度に保つ制御と，金属ナノ構造による波長選択性をあわせた小型中赤外分光器の実現可能性を検証する．
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| Outline of Final Research Achievements |
The thermal crosstalk between adjacent bolometers was evaluated using a thermal resistive element array fabricated on silicon. While the crosstalk was observed to decay with distance, the element was maintained at a constant temperature and the crosstalk from adjacent elements cancelled out by appropriately supplementing the heat generated by external electrical energy. A real-time temperature control system was also constructed using a microcomputer and successfully operated.
A fabrication process was then established to build a bolometer device with nanometallic structures with different responses to mid-infrared light, and the optical response of the bolometer arrays was confirmed. Due to process failure, the system could not be directly applied to the aforementioned constant-temperature control system, but we expect that it can be adapted by slightly modifying the system.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ボロメータはサーモグラフィの形ですでに我々の生活に入り込んでいる身近な技術だが，非シリコン製の受光素子を熱的に基板から隔離し，真空パッケージしなければならないという常識がある．しかし本研究は，そのようにせずとも制御の力を借りてより簡便にボロメータの機能を実現できる可能性を示す点で学術的意義がある．本研究では特に，シリコンベースのボロメータ表面にプラズモニック構造をつくることで中赤外分光器の実現を目指しており，その見通しがたったということは非常に小型で安価な中赤外分光器の実現可能性が高まったということである．人間の目に見えない差を可視化するデバイスの実現で情報化社会の安全性を高める技術となる．
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