2021 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙初期天体探索に向けた表面プラズモン/熱電材料赤外検出器の開発
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20K21138
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
原田 尚之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (90609942)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 薄膜ヘテロ構造 / 検出器 / プラズモニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、従来の半導体光検出器とは異なる、新しい原理で動作する赤外検出器を開発することである。着目する物理現象は、金属微細構造の局在プラズモンによる光吸収と、熱電材料による高効率の熱電変換である。局在プラズモンで、回折限界以下の微小領域に集められたエネルギーを電圧として検出することで、原理的に高集積化可能な赤外検出器の動作原理実証を行う。表面プラズモンでの光吸収により励起された電子のエネルギーを電圧として取り出すには、赤外透過性の高い下部電極の作製が重要である。
今年度は赤外透過率に優れた下部電極材料をスパッタリング法により熱浴であるサファイヤ基板上に作製することに成功した。室温で高い電気伝導度と結晶性を有していることを確認した。スパッタリングにより大面積な薄膜作製が可能になると期待される。今後、下部電極材料の詳細な光透過特性を測定する。さらに、この下部電極材料の上に結晶構造の類似した熱電材料を堆積する。熱電材料のゼーベック係数や電気伝導特性など、基礎物性の評価と、X線回折による結晶配向性の評価を進める。同時に、界面の詳細な結晶構造を透過型電子顕微鏡で観測する予定である。また、局在プラズモン用の金属微細構造作製の準備として、クリーンルーム設備において事前テストを行った。また、光照射下で電気測定を行うための測定系のセットアップを行った。今後、素子を試作し、赤外光照射下で電圧出力特性の評価に着手する予定である。
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