2010 Fiscal Year Annual Research Report
1次元/2次元複合電子デバイスによるTHz帯単一光子検出器の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors |
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| Project/Area Number |
21104519
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
河野 行雄 独立行政法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 専任研究員 (90334250)
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| Keywords | テラヘルツ電磁波 / 検出器 / カーボンナノチューブ |
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| Research Abstract |
テラヘルツ(THz)電磁波領域は、エレクトロニクスを駆使した電子制御の高周波限界であり、オプティクスを駆使した光制御の低(光子)エネルギー限界でもある。そのため、THz領域は取り残された"最後の砦"になっている。ところが近年になり、物質中電子、生体系高分子、天体系星間物質からの極微弱なTHz放射の検出が、物質における新現象・新機能の発見、生命活動や宇宙創生の謎の解明につながると期待されている。したがって、高性能なTHz検出技術は現代科学のフロンティアに大きく貢献する基盤要素技術となり得るため、現在その創出が強く望まれている。本研究では、THz計測技術の中で重要な柱の1つである検出器の高性能化を目指す。昨年度、1次元電子系(カーボンナノチューブ単電子トランジスタ)と2次元電子系(GaAs/AlGaAsヘテロ界面中2次元電子ガス)の複合構造による高感度THz検出器を開発したため、今年度は検出器の安定動作に不可欠な冷却システムの構築を行った。液体ヘリウムを使用しない機械式冷凍機をベースにして、冷凍機本体からの振動を極力除去し、電気的ノイズを遮断する工夫を凝らした。さらに、ヒーターをPID制御することで、温度安定性の高いシステムを開発した。このシステムにTHz検出器を搭載したところ、検出器は問題なく動作することが確認された。これにより、冷却に液体ヘリウムの汲み足しを必要とせず、長時間の安定使用が可能となった。
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