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フォノン工学

研究課題

研究課題/領域番号 13GS0002
研究種目

学術創成研究費

配分区分補助金
研究機関東北大学

研究代表者

伊藤 弘昌  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)

研究分担者 須藤 建  (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (60006236)
四方 潤一  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (50302237)
田邉 匡生 (田邊 匡生)  東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (10333840)
プロトカ ピヨトル (ピヨトル プロトカ)  (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (70270501)
倉林 徹  (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (90195537)
研究期間 (年度) 2001 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
384,670千円 (直接経費: 328,030千円、間接経費: 56,640千円)
2005年度: 74,750千円 (直接経費: 57,500千円、間接経費: 17,250千円)
2004年度: 76,050千円 (直接経費: 58,500千円、間接経費: 17,550千円)
2003年度: 94,640千円 (直接経費: 72,800千円、間接経費: 21,840千円)
2002年度: 139,230千円 (直接経費: 139,230千円)
キーワードフォノン / テラヘルツ / パラメトリック / ラマン / バリスティック / 電子デバイス / 分子層エピタキシー / 分光
研究概要

本研究プロジェクトの最終年度である今年度は,THz波光源の高効率化・高出力化のため,GaP結晶の光導波路およびフォトニック構造によるTHz波の閉じこめ効果,結晶冷却によるTHz波吸収の低減,端面損傷回避による高エネルギー励起を検討・実現するとともに,GaPやSi,さらにGaNなどの半導体結晶や溶液試料のフォノンに関する知見を得た.また,通信波長帯光デバイスおよび周期分極反転結晶を用いた差周波THz波発生では,MHzオーダの狭スペクトル特性を有する連続THz波発生を実現した.さらに,GaAsタンネットダイオードにおいては,走行層厚みの最適化とともに,共振器構造としてWR-1.2(492〜900GHz),WR-1.0(590〜1100GHz),WR-0.8(738〜1400GHz)を検討した.GaAs分子層エピタキシーにて作製したエピ構造を組み込みWR-1.0の共振器構造にて,室温における基本波CW発振706GHzを実現した.この値はこれまでの共鳴トンネルダイオードの712GHz(基本波による世界最高発振周波数)に迫るものである.また,WR-0.8の共振器構造を用いたタンネットにおいても発振動作が確認されており,1THz以上の発振の可能性を示唆する結果を得た.THz帯のコヒーレントラマン分光については,誘導ラマン利得分光システムにおいて,励起レーザの高繰り返し化および光学系アライメントの徹底によるエネルギー効率化を図った.さらに,コヒーレント反ストークスラマン分光計においては高安定な共焦点型配置を検討し,生体分子(水溶液,生体粉末)について0.9〜51THzの超広帯域にわたる振動スペクトルを取得し,さらに偏光解析により低周波領域(2-15THz域)の生体分子振動の強い共鳴を見出し,THz帯振動についての新たな知見を得た.

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (19件)

  • [雑誌論文] GaP THz wave generator and THz spectrometer using Cr : Forsterite lasers2006

    • 著者名/発表者名
      K.Suto
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76・12

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observing the stimulated Raman gain spectra of solutions using an infrared pump pulse with narrow linewidth and a low-noise cw probe laser2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanabe
    • 雑誌名

      International Journal of Infrared and Millimeter Waves 26・6

      ページ: 881-892

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 光波を用いた生体分子のテラヘルツ・センシング2005

    • 著者名/発表者名
      四方 潤一
    • 雑誌名

      光技術コンタクト 43・4

      ページ: 34-42

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 290-393 GHz CW fundamental-mode oscillation from GaAs TUNNETT diode2005

    • 著者名/発表者名
      J.Nishizawa
    • 雑誌名

      Electronics Letters 41・7

      ページ: 441-442

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface-emitted continuous-wave terahertz radiation using periodically poled lithium niobate2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasaki
    • 雑誌名

      Electronics Letters 41・12

      ページ: 712-713

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] GaAs TUNNETT Diodes Oscillating at 430-655 GHz in CW Fundamental Mode2005

    • 著者名/発表者名
      J.Nishizawa
    • 雑誌名

      IEEE Microwave and Wireless Components Letters 15・9

      ページ: 597-599

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Terahertz-wave Generation using GaSe Crystals with Different Carrier Densities2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanabe
    • 雑誌名

      Institute of Physics Conference Series : Compound Semiconductors 184・1

      ページ: 85-88

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 光波を用いた生体分子のテラヘルツ・センシング2005

    • 著者名/発表者名
      四方 潤一
    • 雑誌名

      光技術コンタクト 43・4(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observing the stimulated Raman gain spectra of solutions using an infrared pump pulse with narrow linewidth and a low-noise cw probe laser2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanabe
    • 雑誌名

      International Journal of Infrared and Millimeter Waves 26(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 290-393 GHz CW fundamental-mode oscillation from GaAs TUNNETT diode2005

    • 著者名/発表者名
      J.Nishizawa
    • 雑誌名

      Electronics Letters (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dual-wavelength optical-pulse source based on diode lasers for high-repetition-rate, narrow-bandwidth terahertz-wave generation2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasaki
    • 雑誌名

      Optics Express 12・14

      ページ: 3066-3071

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 分子層エピタキシャル成長とそのテラヘルツデバイスへの展開2004

    • 著者名/発表者名
      西澤 潤一
    • 雑誌名

      日本金属学会誌まてりあ 43

      ページ: 504-514

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] J.Shikata: "The generation and linewidth control of terahertz waves by parametric oscillation"Electronics and Communications in Japan, Part 2. 86・5. 52-65 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] P.Plotka: "240-325-GHz GaAs CW fundamental-mode TUNNETT diodes fabricated with molecular layer epitaxy"IEEE Trans.Electron.Devices. 50・4. 867-873 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tanabe: "Tunable terahertz wave generation in the 3- to 7-THz region from GaP"Applied Physics Letters. 83・2. 237-239 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Haidar: "Electro-optic tuning of a periodically poled LiNbO_3 optical parametric oscillator and mixing its output waves to generate mid-IR tunable from 9.4 to 10.5 μm"Optics Communications. 229. 325-330 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tanabe: "Characteristics of terahertz-wave generation from GaSe crystals"Journal of Physics D. 37・2. 155-158 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Material Science in Semiconductor Processing. 7(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawase: "Terahertz wave parametric source"Journal of Physics D. 35・3. R1-R14 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sasaki: "Terahertz-wave surface-emitted difference frequency generation in slant-stripe-type periodically poled LiNbO_3 crystal"Applied Physics Letters. 81・18. 3311-3500 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Suto: "Semiconductor Raman amplifier for terahertz bandwidth optical communication"Journal of Lightwave Technology. 20・4. 705-711 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa: "Self-Limiting Growth of GaAs with doping by Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 244. 236-242 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa: "Oscillation frequency control of 60 GHz-band TUNNETT diodes"Electronics Letters. 38・13. 660-661 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tanabe: "Characteristics of time-gated Raman amplification in GaP-AlGaP semiconductor waveguides"Journal of Applied Physics. 93・1. 43-46 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, H.Ito: ""Widely tunable THz-wave generation using nonlinear optics,"in Solid-State Mid Infrared Laser Sources"Springer-Verlag, Berlin/Heiderberg (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ito: "Periodically poled LiNbO_3 OPO for generating mid IR to terahertz waves"Ferroelectrics. 253. 95-104 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawase: "Injection-seeded terahertz-wave parametric generator with wide tunability"Applied Physics Letters. 80・2. 195-197 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.Shikata: "Fourier-transform spectrometer with a terahertz-wave parametric generator"Japanese Journal of Applied Physics, Part I. 41・1. 134-138 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Hashimoto: "Photocapacitance of deep levels in GaP crystals surface treated by reactive ion etching"Journal of Vacuum Science & Technology B. 20・2. 1-4 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kurabayashi: "Doping method for GaAs molecular layer epitaxy by adsorption control of impurity precursor"Journal of Crystal Growth. 229・1. 147-151 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kurabayashi: "Self-limiting growth of GaAs molecular layer epitaxy using triethylgallium (TEG) and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 229・1. 152-157 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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