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2017 Fiscal Year Annual Research Report

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 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
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。

  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 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 Pages: 3540~3547

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsomega.7b02032

    • 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 Pages: 15201

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.015201

    • 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

  • [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)
      D. Suzuki, Y. Kawano
    • Journal Title

      Bunseki Kagaku

      Volume: 66 Pages: 893~899

    • DOI

      https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.66.893

    • 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

  • [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

      https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2017.8066962

    • Peer Reviewed
  • [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
    • Invited
  • [Presentation] A Flexible Terahertz Scanner for Omnidirectional Imaging2017

    • Author(s)
      Daichi Suzuki
    • Organizer
      The International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 2017
    • 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
  • [Remarks] 東京工業大学 河野研究室

    • URL

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

  • [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
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2018/7347
    • 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
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2018/7347
    • 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
      特願2017-093256
  • [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
      特願2017-093445

URL: 

Published: 2018-12-17  

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