2019 Fiscal Year Research-status Report
Terahertz modulation devices based on phase change materials
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18K14156
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
牧野 孝太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30727764)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波フォトニクス / 相変化材料 / アモルファス / テラヘルツ波分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、相変化材料の相変化制御手法の開発を主に行った。また、具体的なデバイスの設計に関するシミュレーション等を行い、テラヘルツ波変調等の応用のデモンストレーションに関する知見を得ることができた。
Ge-Sb-Te(GST)相変化材料は光照射や電流の注入により加熱することでアモルファスー結晶相転移を生じさせ、物性を変化させることが可能である。この変化を利用し、テラヘルツ波の強度等を変調可能なデバイスの実現させるため、局所的に相変化を制御するための光学装置及びプログラムを構築した。この装置は、相変化材料膜サンプルにおいて任意の場所を相変化させるためサンプル及び光路を変化させながらパルス光を照射できるようになっており、パルス光の幅や強度を変化させることでGSTの相変化の進行度合いを調整できる。この装置を利用して、相変化材料に相が異なるパターンを描画することが可能となった。生じた相変化を確かめるためX線解説測定や表面プロファイルの計測を実施し、今後の改良点などの問題点を洗い出した。この他、電気的な相変化制御に向けて、ヒータを用いた相変化デバイスの試作を開始した。
また、テラヘルツ波を対象としたプラズモニックデバイス、オプトエレクトロニクスデバイス応用に向け、デバイスのデザインを共同研究者らと行い、求められる性能を達成するためのデバイス設計を行った。昨年度に行ったテラヘルツ波分光結果に加え、より広い帯域での応用に求められる基礎的な相変化材料の評価も実施した。加えて、GST以外の相変化材料を用いることを検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光学的な相変化制御に関しては計画していたものに近い装置・プログラムを作製することができた。一部、改善すべに点が残されているが、概ね計画通りに研究が進展したと判断できる。また、当初想定してたよりも魅力的な応用デバイスに関する着想を得ており、このためにデバイス作製・評価に遅れが生じているが、このデバイスに関しては共同研究者らとシミュレーションなどを実施して、作製に向けた準備を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にはこれまでの成果をベースとし、デバイスの試作とその特性評価を完了させる計画である。特に、相変化によるテラヘルツ波の変調等の基礎的なデバイスの動作を確認したい。また、GST以外の相変化材料についても検討を進め、幅広い応用が可能なデバイス実現に向けた研究を行う計画である。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりも相変化材料の成膜に必要なターゲット等の消耗品の消費が少なく、また旅費を当初の想定よりも節約することができた。翌年度には相変化材料の相変化制御に用いる光学システムの改良のために消耗品等を購入する予定である。
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Research Products
(5 results)
