Creation of current-injection graphene terahertz plasmonic lasers

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K14661
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Watanabe Takayuki 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80771807)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: テラヘルツ波

Outline of Final Research Achievements

For the purpose to realize high quantum efficiency terahertz laser devices using graphene as a gain medium, high quality graphene, which is essential to improve operating temperature and radiation intensity, and its derived graphene channel transistors with dual grating gate structure were successfully fabricated. In parallel, as an alternative gain medium to monolayer graphene, double graphene layer structure was theoretically revealed to achieve large gain if it was cascaded.

Free Research Field

電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の対象であるグラフェントランジスタレーザーデバイスでは、新規材料であるグラフェンにおけるテラヘルツ帯利得を、新規構造である二重格子ゲート構造におけるプラズモン励起を利用することで桁違いに増強することが期待でき、その物理機構を明らかにするための基盤を本研究で築くことができた。本デバイスによって室温動作可能な高効率テラヘルツ発振が実現すれば、超高速無線通信など種々の産業応用が実現し、将来の情報通信技術・産業を飛躍的に発展させることが予想される。また、グラフェンを利用したTHzレーザー発振の実現・体系化により、応用量子光学と電子光学の融合発展が期待でき、そのインパクトは計り知れない。