2021 Fiscal Year Annual Research Report
二重共鳴型テラヘルツ波共振器を用いた超高解像3次元テラヘルツイメージングの研究
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19K05286
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
四方 潤一 日本大学, 工学部, 教授 (50302237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
時実 悠 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任助教 (80648931)
南出 泰亜 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (10322687)
池田 正則 日本大学, 工学部, 教授 (10222902)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 表面プラズモン共振器 / 二重共鳴構造 / 超高解像 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに設計・動作解析を行ってきたテラヘルツ帯Bull’s eye（THz-BE）について、表面回折格子の周期20um、溝深さ20um、周期数4～10のTHz-BE構造をSi基板上に作製した。開口部の形成にはウエットエッチングと反応性イオンエッチング（RIE）を用い、表面回折格子の凹凸形成にはネガレジストSU-8を使用した。得られたTHz-BE構造の作製精度を評価した結果、SU-8幅108um、凹凸の高さは15.4～23.1umの間で分布をもつことが分かった。これより露光及びエッチング条件の微調整をさらに進めれば、高精度なTHz-BEが実現可能であると考えられる。またTHzイメージング用の測定試料としてAl/Si/SiO2構造を作製し、金属誘起結晶化による多結晶Si薄膜成長過程の構造変化を顕微鏡、X線回折及びX線光電子分光より調べた。一方、テラヘルツ波光学実験については本デバイスへのテラヘルツ波照射の実験系を構築し、表面回折格子が片面および両面に形成されているTHz-BE試料を用いてテラヘルツ波透過特性を測定した。その結果、現状のTHz-BEは透過率が0.1％程度であるため、正確な特性評価には高感度検出系が必要であることが分かった。そこで、テラヘルツ波検出系としてテラヘルツ波を光波へと変換する独自の実験系を構築してテラヘルツ帯透過率を測定した結果、両面凹凸型と片面凹凸型のTHz-BEの間には約2倍の透過率差があることが分かった。また、高速変調したテラヘルツ波を用いて常温動作の高感度テラヘルツ波検出器の測定感度を調べた結果、パイロ素子に比べて最大40～50dB程度高感度であることが分かった。以上の成果と前年度まで解析・実験の成果から、本課題で目標とした超解像テラヘルツイメージングによる内部可視化への見通しを得た。
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