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量子ドット単一THz光子検出器とイメージング顕微鏡への応用

研究課題

研究課題/領域番号 11F01818
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
研究機関東京農工大学

研究代表者

生嶋 健司  東京農工大学, 大学院工学研究院, 准教授

研究分担者 HADLEY Videlier  東京農工大学, 大学院工学研究院, 外国人特別研究員
HADLEY Videlier  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワード量子ホール効果 / テラヘルツ / グラフェン / 検出器 / イメージング / 量子ドット
研究概要

本研究の目的は、半導体量子構造によるテラヘルツ(1 THz=10^<12>Hz)帯域の単一光子検出機構を応用して、局所領域からのテラヘルツ放射を超高感度で検出・イメージングする基盤技術を提供することである。特に、単電子トランジスタとして動作する半導体量子ドットや量子ホール効果素子におけるランダウ準位間光学遷移を追及し、テラヘルツ帯域の検出器および光源の可能性を探る。現在、量子ドット検出器はGaAs/AIGaAsヘテロ構造結晶において作製され、強磁場中におけるサイクロトロン共鳴を利用しで2-3THz帯域のフォトンカウンティングに成功している。最近では、固体チップ上でのTHz光子制御を目指し、量子ホールエッジ状態を利用した点光源と量子ドット単一光子検出器を同一基板上で結合させる研究を挙展させている。一方で、検出器開発に関しては、中赤外光への波長拡張を目指し、グラフェンのランダウ準位を利用したTHz素子の開発を推進している。
外国人研究員Dr. Hadley Videlierの研究目的は、グラフェン素子によるテラヘルツ帯の高感度検出器を開発し、局所領域からのTHz放射を超高感度で検出・イメージングする基盤技術を提供することである。特に、単電子トランジスタとして動作する半導体量子ドットや量子ホール効果素子におけるランダウ準位間光学遷移を追及し、テラヘルツ帯域の検出器および光源の可能性を探る。本研究において、(1) Kishグラファイトからの薄層グラフェン剥離方法、(2)グラフェンの電子ビームリソグラフィによる微細加工、(3)接触抵抗の軽減、(4)コンタミや吸着分子の除去、の各方法を研究室内で確立し、Bow-tieアンテナ付きグラフェンTHz素子を作製した。さらに、最近、比較的大きな単層グラフェン片が取り出せるようになったことから、グラフェンのランダウ準位発光をグラフェンそのもので検出するオンチップ・THz検出の素子開発も行った。電磁場解析シミュレーション(FDTD法)を用いて、局所的に発生した単層グラフェンからのランダウ準位発光を効率よく隣接した独立なグラフェンホール素子で検出するための設計を行った。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Passive Infrared Microscope with High Spatial Resolution2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, K. Kobayashi, A. Ito and K. Ikushima
    • 雑誌名

      Conference papers of the 37th International Conference on Infrared, Millimeter and THz Waves

      巻: 37 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2012.6380460

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photon generation by injection of electrons via quantum Hall edge channels2011

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ikushima
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 量子ドットーエッジ状態結合系THz共振器2013

    • 著者名/発表者名
      岡野俊、伊藤惇、生嶋健司
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Local detection of thermal radiation emitted from the liquid-solid interface2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, K. Kobayashi, A. Ito, and K. Ikushima
    • 学会等名
      OTST2013 (International Workshop on Optical Terahertz Science and Technology 2013)
    • 発表場所
      京都市 京都テルサ
    • 年月日
      2013-04-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic Modeling of Planar Terahertz Resonators for On-chip Photon Detection2013

    • 著者名/発表者名
      S. Okano, A. Ito, and K. Ikushima
    • 学会等名
      OTST2013 (International Workshop on Optical Terahertz Science and Technology 2013)
    • 発表場所
      京都市 京都テルサ
    • 年月日
      2013-04-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子ホール端状態間散乱を用いた閉じ込めポテンシャル近傍のスピン分裂の研究2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤惇、岡野俊、生嶋健司
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子ホール端状態のスピン偏極電子注入による光子生成2012

    • 著者名/発表者名
      生嶋健司、伊藤惇、岡野俊
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] On-chip terahertz photon manipulation2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ikushima
    • 学会等名
      ISCS2012 (39th International Symposium on Compound Semiconductors)
    • 発表場所
      University of California Santa Barbara, USA(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 赤外近接場応答のパッシブ観測2012

    • 著者名/発表者名
      宮本陽介
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ソリッドイマージョンレンズを用いた溶液サーモグラフィ2012

    • 著者名/発表者名
      小林晃輝
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 閉じ込めポテンシャル近傍における交換増強されたスピン分裂の観測2011

    • 著者名/発表者名
      生嶋健司
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 赤外光領域のパッシブ顕微鏡の開発2011

    • 著者名/発表者名
      宮本陽介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Landau level emission in the imbalance between adjacent spin-resolved edge channels2011

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ikushima
    • 学会等名
      The 19th international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS19)
    • 発表場所
      Florida, USA
    • 年月日
      2011-07-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~ikushima/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~ikushima/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~ikushima/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [産業財産権] 被測定対象の熱輻射測定装置、及び被測定対象の熱幅射測定方法、並びに熱輻射測定用セル2012

    • 発明者名
      生嶋健司
    • 権利者名
      東京農工大学
    • 産業財産権番号
      2011-158638
    • 出願年月日
      2012-02-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-22   更新日: 2024-03-26  

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