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相変化材料によるテラヘルツ波変調デバイス開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K14156
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

牧野 孝太郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30727764)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード相変化材料 / カルコゲナイド / テラヘルツ波デバイス / プラズモニックデバイス / テラヘルツ波フォトニクス / アモルファス / テラヘルツ波分光 / テラヘルツ波 / プラズモニクス
研究成果の概要

本研究ではまずGe2Sb2Te5相変化材料のテラヘルツ波特性を解明するため、テラヘルツ波時間領域分光測定をアニール温度の異なる相変化薄膜に対して実施し、光学定数や誘電率がアニール温度によって大きく変化することを明らかにした。この結果により、相変化材料が様々なテラヘルツ波デバイスへ応用可能であることが確かめられた。次に、実際のデバイス応用を踏まえ、相変化材料を相変化させる手法の開発を行った。光学的手法及び電気的な手法の開発を行った。レーザーを任意の位置に高速で照射するシステムや、透明電極によるヒーターの開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに報告されているテラヘルツ波デバイスは一度作製すると後から特性を変化させることは困難であるが、相変化材料を用いることで目的に応じて繰り返し特性を変化させることが可能となる。制御手法が確立できれば実用上の大きなメリットとなる。また、不揮発メモリの効果や書き換え可能性を用いることでこれまでに提案されていない新たな応用が可能になる可能性を秘めており、意義のある研究である。また、本研究によりこれまであまり明らかとなっていなかった相変化材料とテラヘルツ波の相互作用を解明することができ、相変化材料研究の立場からも意義のある結果を得ることができた。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Herzen State Pedagogical University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Herzen State Pedagogical University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Terahertz spectroscopic characterization of Ge2Sb2Te5 phase change materials for photonics applications2019

    • 著者名/発表者名
      K. Makino, K. Kato, Y. Saito, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, T. Nakano and M. Nakajima
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 7 号: 27 ページ: 8209-8215

    • DOI

      10.1039/c9tc01456j

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Terahertz generation measurements of multilayered GeTe/Sb2Te3 phase change materials2019

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Makino, Kosaku Kato, Yuta Saito, Paul Fons, Alexander V. Kolobov, Junji Tominaga, Takashi Nakano, and Makoto Nakajima
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 6 ページ: 1355-1358

    • DOI

      10.1364/ol.44.001355

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 相変化材料におけるテラヘルツ波フォトニクスの開拓2020

    • 著者名/発表者名
      牧野孝太郎
    • 学会等名
      テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会 研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツ波分光によるGe-Sb-Te相変化材料の評価2020

    • 著者名/発表者名
      牧野孝太郎、加藤康作、齊藤雄太、Paul Fons、Alexander V. Kolobov, 富永淳二、中野隆志、中嶋誠
    • 学会等名
      光・量子ビーム科学合同シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz Spectroscopic Studies in Ge-Sb-Te Phase Change Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Makino
    • 学会等名
      2020 MRS Spring/Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Terahertz spectroscopic characterization of Ge2Sb2Te5 phase change materials2019

    • 著者名/発表者名
      K. Makino, K. Kato, K. Takano, Y Saito, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, T. Nakano, and M. Nakajima
    • 学会等名
      2019 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Switching of the Optical Properties of Ge2Sb2Te5 Phase Change Material in the Terahertz Frequency Region2019

    • 著者名/発表者名
      K. Makino, K. Kato, K. Takano, Y Saito, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, T. Nakano, M. Nakajima
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and dielectric properties of Ge2Sb2Te5 phase change material in terahertz frequency region2019

    • 著者名/発表者名
      K. Makino, K. Kato, K. Takano, Y Saito, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, T. Nakano, M. Nakajima
    • 学会等名
      European Phase Change and Ovonic Symposium 2019 (E\PCOS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相変化材料を用いたテラヘルツ波デバイス開発2019

    • 著者名/発表者名
      牧野 孝太郎,加藤 康作、齊藤 雄太、Paul Fons、Alexander V. Kolobov、富永 淳二、中嶋 誠、 中野 隆志
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第 39 回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツ波デバイスに向けたGe2Sb2Te5相変化材料の評価2018

    • 著者名/発表者名
      牧野 孝太郎,加藤 康作、齊藤 雄太、Paul Fons、Alexander V. Kolobov、富永 淳二、中野 隆志、中嶋 誠
    • 学会等名
      第79回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Terahertz spectroscopic characterization of Ge-Sb-Te phase change memory materials toward photonic applications2018

    • 著者名/発表者名
      K. Makino, K. Kato, Y. Saito, Paul Fons, Alexander V. Kolobov, J. Tominaga, M. Nakajima, and T. Nakano
    • 学会等名
      第 30 回 相変化研究会シンポジウム (PCOS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Terahertz studies in phase change materials : Toward ultrafast phase change operation and photonics2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Makino
    • 学会等名
      9th International Workshop on Characterization and Modeling of Memory devices (IWMC2 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ge-Sb-Te Phase Change Materials Toward Terahertz Optoelectronics2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Makino
    • 学会等名
      3rd International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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