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高温超伝導薄膜を用いたテラヘルツ光センサーアレイの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02809
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

有吉 誠一郎  豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (20391849)

研究分担者 田中 三郎  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10271602)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードテラヘルツ/赤外材料・素子 / 超伝導材料・素子 / 超精密計測 / 高分子構造・物性
研究成果の概要

電波と光波の境界領域に位置するテラヘルツ波は、高分子材料に対する透過性と高次構造に起因する吸収スペクトルが出現する非電離性の最短波長域である。本研究ではソフトマテリアルの基礎物性研究分野に新たな分析手法を提案し確立すべく、高感度・広帯域・大規模アレイ性能を兼ね備えた検出器を開発した。具体的には、従来の金属系超伝導体に比べて約1桁高い転移温度をもつ銅酸化物系高温超伝導体(YBCO)を導入することで、新たな力学インダクタンス検出器(MKID)アレイを開発し、同時読出し回路を構築して冷却から計測制御に至る自動化を達成した。今後の大規模アレイ化によりイメージング性能の向上や新たな応用展開が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、高温超伝導体を用いた光検出デバイスの新たな可能性を示したものである。本研究成果に基づく大規模なアレイ型デバイスが実現すれば、簡便な液体窒素冷却(77 K)の下、計測時間の飛躍的な短縮や分厚いサンプルへの対応、スペクトル情報とイメージ情報の融合、といった産業界や研究現場からの多種多様な計測対象や目的に応えることが可能になると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Non-destructive broadband terahertz spectroscopy for investigating degradation of poly(2-ethylcyanoacrylic) adhesive2020

    • 著者名/発表者名
      S. Ariyoshi, B. Setyawan, S. Hashimoto, S. Negishi, H. Mikami, N. Hiroshiba
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 15 ページ: 8800-8804

    • DOI

      10.1039/c9ra08969a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Study of the HTS Josephson Junction Formed by a Ga Focused Ion Beam2020

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, T. Ueda, R. Ohtani, S. Ariyoshi, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linewidth dependence of NbN-based microwave kinetic inductance detectors2019

    • 著者名/発表者名
      S. Negishi, H. Mikami, S. Hashimoto, K. Nakajima, H. Terai, S. Tanaka, S. Ariyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1293 号: 1 ページ: 012048-012048

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1293/1/012048

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linewidth dependence of NbN-based microwave kinetic inductance detectors2019

    • 著者名/発表者名
      S. Negishi, H. Mikami, S. Hashimoto, K. Nakajima, H. Terai, S. Tanaka and S. Ariyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of YBa2Cu3O7-based microwave kinetic inductance detectors with rewound spiral resonators2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, S. Ariyoshi, S. Negishi, S. Hashimoto, H. Mikami, K. Nakajima and S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 1054 ページ: 012053-012053

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1054/1/012053

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of YBa2Cu3O7-based microwave kinetic inductance detectors with rewound spiral resonators2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, S. Ariyoshi, S. Negishi, S. Hashimoto, H. Mikami, K. Nakajima and S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2D-MPI System using HTS-SQUID2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi,Y. Sanada,S. Ariyoshi and S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 871 ページ: 012077-012077

    • DOI

      10.1088/1742-6596/871/1/012077

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultra-Low Field SQUID-NMR using LN2 Cooled Cu Polarizing Field coil2017

    • 著者名/発表者名
      K. Demachi, S. Kawagoe, S. Ariyoshi and S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 871 ページ: 012076-012076

    • DOI

      10.1088/1742-6596/871/1/012076

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Metallic Contaminant Detection System Using RF High-Tc SQUID With Cu Pickup Coil2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, Y. Narita, T. Ohtani, S. Ariyoshi, and S. Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 27 号: 4 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tasc.2016.2631424

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] YBa2Cu3O7-δ製MKIDsの線幅・線間隔依存性に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      三上 光瑠、林 幹二、飛沢 健、中島 健介、田中 三郎、有吉 誠一郎
    • 学会等名
      2020年 第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Characterisation of Kinetic Inductance Detectors with NbN Spiral Resonators2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ariyoshi, S. Negishi, H. Mikami, S. Hashimoto, K. Nakajima, H. Terai, S. Tanaka
    • 学会等名
      14th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Property of HTS Josephson Junction irradiated by Ga Focused Ion Beam2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, K. Hayashi, R. Ohtani, S. Ariyoshi, S. Tanaka
    • 学会等名
      10th East Asia Symposium on Superconductor Electronics (EASSE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study of the HTS Josephson Junction Formed by a Ga Focused Ion Beam2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, T. Ueda, R. Ohtani, S. Ariyoshi, S. Tanaka
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Superconductivity (ISS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Line width dependence of NbN-based microwave kinetic inductance detectors2018

    • 著者名/発表者名
      S. Negishi, S. Ariyoshi, S. Hashimoto, H. Mikami, K. Nakajima, H. Terai and S. Tanaka
    • 学会等名
      31th International Superconductivity Symposium (ISS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NbN製MKIDアレイの線幅依存性に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      根岸 駿、有吉 誠一郎、三上 光瑠、橋本 智、中島 健介、寺井 弘高、田中 三郎
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] セルロースナノファイバー配合ポリプロピレンの分光特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      橋本 智、芝 拓真、田中 三郎、有吉 誠一郎
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温超伝導膜へのGa-FIB照射によるナノブリッジ作製の検討2018

    • 著者名/発表者名
      上田 哲平、林 幹二、有吉 誠一郎、田中 三郎
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and Evaluation of YBCO-based Microwave Kinetic Inductance Detectors with S-type Spiral Resonator2018

    • 著者名/発表者名
      三上 光瑠、有吉 誠一郎、田中 三郎
    • 学会等名
      IEEE AP/MTT-S Nagoya Chapters主催 平成 30年度 学生発表会“Midland Student Express”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of YBa2Cu3O7-based microwave kinetic inductance detectors with rewound spiral resonators2017

    • 著者名/発表者名
      Keigo Sato, Seiichiro Ariyoshi
    • 学会等名
      30th International Symposium on Superconductivity (ISS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Microwave Kinetic Inductance Detectors with YBCO Spiral Resonators2017

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Ariyoshi
    • 学会等名
      13th EUropeon Conference on Applied Superconductivity (EUCAS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温・高温超伝導薄膜を用いたテラヘルツ帯MKIDアレイの開発2017

    • 著者名/発表者名
      有吉 誠一郎
    • 学会等名
      日本学術振興会 超伝導エレクトロニクス第146委員会 第96回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Microwave Kinetic Inductance Detectors using NbTiN thin films2017

    • 著者名/発表者名
      橋本 智、有吉 誠一郎
    • 学会等名
      IEEE AP/MTT-S Nagoya Chapters主催 平成29年度 学生発表会“Midland Student Express”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Design and Analysis of NbN-based Microwave Kinetic Inductance Detectors2017

    • 著者名/発表者名
      根岸 駿、有吉 誠一郎
    • 学会等名
      IEEE AP/MTT-S Nagoya Chapters主催 平成29年度 学生発表会“Midland Student Express”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学 エレクトロニクス先端融合研究所(EIIRIS) 光センシング応用研究室

    • URL

      https://chem.tut.ac.jp/terahertz/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学 エレクトロニクス先端融合研究所(EIIRIS) 光センシング応用研究室

    • URL

      https://chem.tut.ac.jp/terahertz/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] M2根岸駿、ISS2018 Best Poster Presentation Award を受賞

    • URL

      https://www.tut.ac.jp/news/190110-11525.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学 環境・生命工学系 光センシング応用研究室

    • URL

      http://ens.tut.ac.jp/terahertz/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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