2012 Fiscal Year Annual Research Report
極限的微細加工技術による高速化・高効率化を目指したナノアンテナ結合型赤外検出器
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24360142
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
川上 彰 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所・ナノICT研究室, 主任研究員 (90359092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島影 尚 茨城大学, 工学部, 教授 (80359091)
兵頭 政春 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所企画室, 専門推進員 (30359088)
田中 秀吉 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所ナノICT研究室, 研究マネージャー (40284608)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光デバイス / 光回路 / 超伝導デバイス / 微細加工技術 |
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| Research Abstract |
本研究課題は新たな光-検出器結合方式として光ナノアンテナ構造を提案するものである。従来一体であった光結合機構と検出器をナノアンテナと微小検出器に分けることで、ナノアンテナによる受光面積の確保と検出器微細化による応答速度の向上を達成し、中赤外から近赤外領域に於ける光検出器の高速化・高効率化を目的としている。初年度である平成24年度は、中赤外光ナノアンテナ設計指針の確立、ナノアンテナ結合型中赤外光検出器作成プロセスの検討、小型冷凍機を基にしたナノアンテナ結合型中赤外光検出器の性能評価系の整備を実施した。具体的な研究成果として以下に列記する。
中赤外光ナノアンテナ設計指針の確立においては、既に動作を確認している中赤外ダイポールアンテナの負荷抵抗依存性・アンテナ配置の評価を行い、適切な材料パラメータの下、計算機シミュレーションにより設計可能であることを示した。また光検出器等構築において回路設計に有利であるスロットアンテナを作製、FTIRにより周波数特性・負荷抵抗依存性等について計算機シミュレーションを基に評価し、60THz付近でのアンテナ構築が可能であることを確認した。
ナノアンテナ結合型中赤外光検出器作成プロセスの確立においては、アンテナ給電点に負荷抵抗を配置した45個の負荷抵抗付ナノアンテナを直列に接続した中赤外光検出器を試作した。負荷抵抗である膜厚5.9nmの窒化ニオブ極薄膜の超伝導転移温度・抵抗率は優れた特性を示し、光ナノアンテナ作製プロセスによる超伝導特性の明確な劣化は確認されず、同プロセスの妥当性を明らかにした。
中赤外光検出器の性能評価系の整備においては光導入冷凍機用デュアーを設計、冷凍機仕様設定と共に整備を行った。また検出器特性評価に必要な電子回路作製に着手、超伝導デバイスバイアス用高安定定電流源を作製した。
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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
本課題研究計画における平成24年度達成目標はほぼ実施できている。ただし予定していたアンテナ指向性評価に関しては、研究効率及び分担者の変更などの背景から、同年度に検討したスロットアンテナを用いた中赤外光検出器を作製した後、実際の光応答を用いて評価した方が研究遂行上効率的であると判断し、中赤外光検出器の特性評価と共に平成25年度実施に変更している。このことを鑑みて区分(2)が妥当であると考えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究開始当初の中赤外領域から最終年度までに近赤外領域まで短波長化する計画であったが、光子エネルギの微弱な中赤外領域での高感度・高速光検出器開発の重要性、光ナノアンテナの有用性実証、及び光照射系整備における機器購入の効率化から、中赤外光での研究推進に注力し、本課題目的の光検出器の高速化・高効率化を実証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
スロットアンテナによるナノアンテナ結合型検出器構造を検討し、中赤外光検出器を試作する。作製した検出器を用い、光応答による光ナノアンテナ特性評価、光ナノアンテナ結合型中赤外光検出器の応答特性評価を開始する。
その為の光照射系、性能評価系を構築する。
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