2020 Fiscal Year Annual Research Report
Plasmonic THz Detector with 2D Periodic Diffraction Structure
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18K04277
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 昭 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70510410)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | テラヘルツ検出 / InP-HEMT / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元周期回折構造を有するプラズモニックTHzディテクタの、入射THz波偏波に対する特性の実験的検証とシミュレーションによる解析を継続して行なうとともに，昨年度新たに提案した出力起電圧のゲート電極読み出し方式の研究を進めた。以下に具体的な内容を示す：
・金属ナノアンテナを有するプラズモニックTHzディテクタにTHz波を垂直入射した場合の二次元プラズモンモード励起のシミュレーションを行ない、入射波の周波数がチャネル長方向・幅方向プラズモンのモード周波数と一致する場合，幅方向モード・長方向モードの結合が効率良く起こりそれぞれの電界強度がほぼ同等になることを示した。各方向のモード周波数は金属ナノアンテナのサイズ・間隔、ゲート長、ゲート・金属ナノアンテナ間隔によって制御可能であることから、これらの構造パラメータによってモード結合効率の制御、ひいては出力光起電圧の制御が可能であると言える。
・従来のドレイン電極からの出力起電圧読み出しに代わる、ゲート電極からの出力起電圧読み出し方式において、ゲート電極に正のバイアス電圧を印加したとき、出力起電圧が桁違いに大きくなる現象を発見した。これは、ゲート電極・チャネル間に存在するInAlAsバリア層とInGaAsチャネル層のヘテロ界面において、正バイアス印加によってポテンシャル・バリア厚が薄くなり、非線形トンネル電流整流効果がプラズモン流体非線形性整流効果に重畳された結果であると考えられ、ディテクタ感度の飛躍的な向上につながる大きな発見である。
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