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InAs系複合構造を用いた室温動作テラヘルツ波検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14673
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪工業大学

研究代表者

小山 政俊  大阪工業大学, 工学部, 講師 (30758636)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード非線形電流電圧特性 / InAs / 極微構造 / 2乗検波 / InAs薄膜 / 非対称極微メサ構造 / 微細構造デバイス / 非線形電子輸送 / 砒化インジウム / センシングデバイス / テラヘルツ検出 / ボウタイダイオード / 電子デバイス・機器
研究成果の概要

本研究は、高感度、広い動作周波数、速い応答速度のゼロバイアス・室温動作のテラヘルツ波検出デバイスの開発を目指して実施されたものである。一般的な電子デバイスとは異なる原理を基にした非線形な電流電圧特性を有する非対称なボウタイ形状アンテナを持つ極微メサ構造に注目し、InAs薄膜にこれを作製し、2乗検波に必要な非線形電流電圧特性の評価を行った。その結果、電界強度がより強まる形状で電界集中による電子温度上昇に起因すると考えられる非線形電流電圧特性を得た。実際にテラヘルツ波を照射した検出実験までは実施できなかったが、試作したデバイスにおいて得られた非線形な電流電圧特性から検出が期待できると考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テラヘルツ波は、空港のセキュリティーゲートでの金属探知、美術品の修復作業での非破壊検査、癌細胞の検知など多方面で応用が期待されている。しかしながら、テラヘルツ波の検出方法の選択肢はそれほど多くないことから、新たな検出デバイスを探索することは、学術的・社会的な意義が大きい。本研究では、これまで報告例が少ない非対称なボウタイ形状アンテナを持つ極微メサ構造に注目し、これまで検討されてこなかったInAs薄膜にこの特異な構造を作製し、検出に必要な非線形な電流電圧特性が得られることを示した。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] Impact of optical absorption for THz radiation in GaSb/InAs heterostructures2021

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi; D. Shimada; M. Koyama; T. Maemoto; S. Sasa; F. Murakami; H. Murakami; M. Tonouchi
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz46771.2020.9371009

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of terahertz optical sources for an excitation wavelength of 1.56 μm2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Shimada; Ryota Ohashi; Masatoshi Koyama; Toshihiko Maemoto; Shigehiko Sasa; Kosuke Okada; Hironaru Murakami; Masayoshi Tonouchi
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz46771.2020.9370373

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 溶液塗布熱分解法で作製したHf<sub>0.5</sub>Zr<sub>0.5</sub>O<sub>2</sub>薄膜の特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      矢野 満明, 井上 泰一, 大田 宗司, 河本 泰輝, 広藤 裕一, 小山 政俊, 小池 一歩
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 号: 10 ページ: 745-750

    • DOI

      10.2472/jsms.68.745

    • NAID

      130007731500

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2019-10-15
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Thermal Stability of ε-Ga2O3 Thin Films Grown on (111) 3C-SiC Template Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Koyama, Toyokazu Kaneko, Sodai Fujiwara, Toshihiko Maemoto, and Shigehiko Sasa
    • 雑誌名

      IEEE Xplore, Compound Semiconductor Week 2019

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/iciprm.2019.8819218

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study for Enhancement of Terahertz Radiation Using GaSb/InAs Heterostructures2017

    • 著者名/発表者名
      S Sasa, Y Kinoshita, M Tatsumi, M Koyama, T Maemoto, S Hamauchi, I Kawayama, M Tonouchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 906 ページ: 012015-012018

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Impact of optical absorption for THz radiation in GaSb/InAs heterostructures2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, D. Shimada, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 学会等名
      2020 45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of terahertz optical sources for an excitation wavelength of 1.56 μm2020

    • 著者名/発表者名
      D. Shimada, R. Ohashi, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 学会等名
      2020 45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonuniform Carrier Heating Induced Nonlinear Electron Transport Properties in Asymmetrically Necked InAs Mesa Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Ohashi, Daichi Shimada, Masatoshi Koyama, Toshihiko Maemoto, Shigehiko Sasa
    • 学会等名
      Pacific RIM Meeting on Electrochemical and Solid State Science 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] InGaSb/InAsヘテロ接合を用いた1.55um励起高強度THz放射素子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      島田乃地,大橋亮太,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦,村上史和,村上博成,斗内政吉
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] (In)GaSb/InAsヘテロ接合を用いた高強度テラヘルツ放射素子の研究2020

    • 著者名/発表者名
      大橋亮太,島田乃地,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦,村上史和,村上博成,斗内政吉
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The Thermal Stability of ε-Ga2O3 Thin Films Grown on (111) 3C-SiC Template Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Koyama, Toyokazu Kaneko, Sodai Fujiwara, Toshihiko Maemoto and Shigehiko Sasa
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz Radiation Using GaSb/InAs Heterostructures excited by 1.55 um laser2019

    • 著者名/発表者名
      Shigehiko Sasa, Daichi Shimada, Ryota Ohashi, Masatoshi Koyama, Toshihiko Maemoto, Iwao Kawayama and Masayoshi Tonouchi
    • 学会等名
      The 21th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON 21)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of the Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films Grown by a Chemical Solution Deposition Method2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuaki Yano, Taichi Inoue, Sohji Ota, Yuichi Hirofuji, Masatoshi Koyama, Kazuto Koike
    • 学会等名
      European Material Research Society Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液塗布熱分解法によるHf0.5Zr0.5O2薄膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      井上泰一,大田宗司,中村領太,広藤裕一,小山政俊,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] (111) 3C-SiC テンプレート基板上 ε-Ga2O3薄膜のミスト CVD 成長2019

    • 著者名/発表者名
      藤原壮大,金子豊和,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガスセンサ応用に向けたMoS2トランジスタの作製と電気特性2019

    • 著者名/発表者名
      前田 翔児,Perini Christopher,金子 豊和,寺澤 大樹,福田 昭,小山 政俊,藤元 章, 原田 義之,小池 一歩,矢野 満明,Vogel Eric
    • 学会等名
      2019年 第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced Terahertz Radiation From GaSb/InAs Heterostructures2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sasa, M. Tatsumi, M. Koyama, T. Maemoto, I. Kawayama, and M. Tonouchi
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heteroepitaxial growth of ε-Ga2O3 thin films on (111) 3C-SiC templates by mist chemical vapor deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Toyokazu Kaneko, Sodai Fujiwara, Masatoshi Koyama, Toshihiko Maemoto and Shigehiko Sasa
    • 学会等名
      Transparent Conductive Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミストCVD法による 3C -SiC(111)テンプレート基板への ε-Ga2O3ヘテロエピタキシャル成長2018

    • 著者名/発表者名
      金子豊和,藤原壮大,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ミストCVD 法によって成長した(111) 3C -SiCテンプレート基板上 ε-Ga2O3薄膜の熱的安定性2018

    • 著者名/発表者名
      金子豊和,藤原壮大,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GaSb/InAsヘテロ接合を用いたテラヘルツ波の放射強度増強の検討2018

    • 著者名/発表者名
      大橋亮太,島田乃地,巽雅史,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GaSb/InAsヘテロ接合に1.55umを用いたテラヘルツ波の放射素子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      島田乃地,大橋亮太,巽雅史,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ミストCVD法によるWO3薄膜の成長2018

    • 著者名/発表者名
      亀井龍真,井上泰一,小山政俊,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Study for Enhancement of Terahertz Radiation Using GaSb/InAs Heterostructures2017

    • 著者名/発表者名
      M. Koyama, Y. Kinoshita, M. Tatsumi, T. Maemoto, S. Sasa, S. Hamauchi, I. Kawayama and M. Tonouchi
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaSb/InAsヘテロ接合を用いたテラヘルツ波の放射強度増強の検討2017

    • 著者名/発表者名
      木下耀平,巽 雅史,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦,寶田智哉,川山 巌,斗内政吉
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会・ナノ材料部門委員会 合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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