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二次元原子薄膜ヘテロ接合の複合量子物性とそのテラヘルツ光電子デバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H02336
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東北大学

研究代表者

尾辻 泰一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40315172)

研究分担者 TOMBET STEPHANE  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (00726911)
Maxim・V Ryzhii  会津大学, コンピュータ理工学部, 准教授 (50254082)
佐藤 昭  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (70510410)
渡辺 隆之  東北大学, 電気通信研究所, 教育研究支援者 (80771807)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2016年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワードテラヘルツ / マイクロ・ナノデバイス / 量子エレクトロニクス / 量子光工学 / ナノ材料
研究実績の概要

本研究は,バンドギャップレスな半金属的性質を有するグラフェンを中心として,h-BN等の絶縁体やMoS2等の遷移金属ジカルコゲナイド半導体とのvan der Waals接合からなる二次元原子薄膜ヘテロ接合材料をプラットフォームとして,量子効果やプラズモニック効果などの二次元原子薄膜ヘテロ接合系に特徴付けられた電子・フォトン・プラズモン・フォノンが関わる複合量子系に現れる物理現象を動作機構として新たに導入し,テラヘルツ波領域での増幅・発振・検出等の信号処理機能を,従来の材料・物理機構が果たし得なかった極めて高いエネルギー効率で実現し得るデバイスを創出することを目的として策定した。初年度は,(1)当該の基本構造(G-DGL)をプラットフォームとして構築すること,(2)G-DGLの従来型素子に対する性能優位性の明確化,(3)プラズモン&フォトンアシスト二重共鳴現象の発現とそのテラヘルツ放射能・検出能の向上に挑戦を計画した。しかし,基盤研究(S)に採択されたため,5月末日をもって研究を終了することとなり,課題(1)の途中までの進捗に留まった。なお,今後は,採択された基盤研究(S)の課題としてより大きな枠組みで継続推進しており,一層発展・展開する予定である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Univ. Buffalo, SUNY/Rensselaer Polytechnic Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Kotelnikov Inst. Radio Eng. Electron./Inst. Phys. Microstructures, RAS/Moscow Inst. Phys. Technol.(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Salamanca University(Spain)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Graphene-based van der Waals heterostructures for emission and detection of terahertz radiation2016

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

      Prof. SPIE

      巻: 9856 ページ: 985603-985603

    • DOI

      10.1117/12.2225257

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooperative promotion of plasma instabilities for emission of terahertz radiation in an asymmetric dual-grating gate graphene-channel FET2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Satou, Yuki Koseki, Takayuki Watanabe, Vyacheslav V. Popov, Victor Ryzhii, Taiichi Otsuji
    • 雑誌名

      Prof. SPIE

      巻: 9856 ページ: 98560F-98560F

    • DOI

      10.1117/12.2227438

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Resonant plasmonic terahertz detection in graphene aplit-gate field-effect transistor with lateral p-n junctions2016

    • 著者名/発表者名
      V. Ryzhii, M. Ryzhii, M.S. hur, V. Mitin, A. Satou, and T. Otsuji
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys

      巻: 49 号: 31 ページ: 315103-315103

    • DOI

      10.1088/0022-3727/49/31/315103

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmons in tunnel-coupled graphene layers: Backward waves with quantum cascade gain2016

    • 著者名/発表者名
      D. Svintsov, Zh. Devizorova, T. Otsuji, and V. Ryzhii
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.115301

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Terahertz emission and detection in graphene-based heterostructures2016

    • 著者名/発表者名
      S. Boubanga Tombet, D. Yadav, G. Tamamushi, T. Watanabe, A.A. Dubinov, A. Satou, T. Suemitsu, M. Ryzhii, V. Ryzhii, and T. Otsuji
    • 学会等名
      Global Grapheen Forum 2016
    • 発表場所
      Mariella, Viking Line, Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Graphene-based van der Waals heterostructures for terahertz device applications2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji, S.A. Boubanga Tombet, D. Yadav, and V. Ryzhii
    • 学会等名
      IEEE NANO 2016: the 2016 IEEE 16th International Conference on Nanotechnology
    • 発表場所
      Sendai International Conference Center, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Graphene-based van der Waals heterostuctrue plasmonic metamaterials for terahertrz device applications2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji, D. Svintsov, A. Dubiniv, D. Yadav, S. boubanga Tombet, T. Watanabe, A. Ssatou, V. Ryzhii, V. Mitin, and M.S. Shur
    • 学会等名
      META 2016: 7th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 発表場所
      Torremolinos Congress Center, Malaga, Spain
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission and detection of terahertz radiation in double-graphene-layered van der Waals heterostuctrues via photon-assisted plasmonic resonant tunneling2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji
    • 学会等名
      CIMTEC: International Conferences\ on Modern Materials & Technologies; Symposium F "Graphene and Other Emerging 2D-layered Nanomaterials: Synthesis, Properties and Potential Applications
    • 発表場所
      Congressi Hotel Quattrotorri at Best Western, Perugia, Italy
    • 年月日
      2016-06-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission and detection of terahertz radiation using double-graphene-layered van der Waals heterostuctrues2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji
    • 学会等名
      CMOS-ETR: Int. Symp. On CMOS Emerging Technologies Research
    • 発表場所
      Hotel Bonaventure Montreal, Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission and detection of terahertz radiation in graphene-based van der Waals heterostuctrues2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji, S.A. Boubanga-Tombet, T.Watanabe, D. Yadav, A. Satou, A.A. Dubinov, D. Svintsov, M. Ryzhii, V. Mitin, M.S. Shur, and V. Ryzhii
    • 学会等名
      EMN Meeting on Terahertz
    • 発表場所
      Donostia, San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasmonic THz devices based on InP HEMTs and Graphene FETs2016

    • 著者名/発表者名
      A. Satou, T. Watanabe, T. Suemitsu, V. Ryzhii, D. Fateev, V. V. Popov, and T. Otsuji
    • 学会等名
      EMN Meeting on Terahertz
    • 発表場所
      Donostia, San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Graphene-based van der Waals heterostructures for emission and detection of terahertz radiation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuji
    • 学会等名
      SPIE DCS: Int. Conf. on Defense + Commercial Sensing, Conference 9856 on Terahertz Physics, Devices, and Systems X: Advanced Applications in Industry and Defense
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, MD, USA
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperative promotion of plasma instabilities for emission of terahertz radiation in an asymmetric dual-grating gate graphene-channel FET2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Satou, Yuki Koseki, Takayuki Watanabe, Vyacheslav V. Popov, Victor Ryzhii, Taiichi Otsuji
    • 学会等名
      SPIE DCS: Int. Conf. on Defense + Commercial Sensing, Conference 9856 on Terahertz Physics, Devices, and Systems X: Advanced Applications in Industry and Defense
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, MD, USA
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学電気通信研究所超ブロードバンド信号処理研究室

    • URL

      http://www.riec.tohoku.ac.jp/introduction/organization/division/ultra-broad/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-10-07  

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