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疾病スクリーニング装置小型化のための波長可変な狭スペクトル幅熱エミッタの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J13668
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関東京大学

研究代表者

王 智宇  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードHigh-Q thermal emission / thermal emission / ultra-narrow bandwidth / tunable wavelength / mid-infrared
研究開始時の研究の概要

申請者が提案したTP-cavity構造は100以上のQ値をシミュレーション上で実現した.既存のデバイスでは検出できないバイオ分子の特性吸収帯を検出できるようになる.さらに,このTP-cavity構造の放射波長はcavityの光学的膜厚に依存している.したがって,cavityの材料を電気光学効果のあるEOポリマーに置き換えることで,AuとGe層にかけた電圧によって,cavityの光学的膜厚をコントロールすると伴に,放射波長のコントロールも実現できるようになる.

研究実績の概要

Within this year, we have conducted the optimization, simulation, fabrication, and experiment processes. First, we optimized the structure by adjusting the DBR layer number and the DBR material, for a fully developed optical Tamm state sustained within the structure. As a result, through simulation, we demonstrated a pronounced resonance peak in emittance spectrum with a quality factor (Q-factor) as large as 1908 . Ge was used, not only as a material of the DBR, but also for wavelength tunability taking advantage of its thermo-optic effect. The temperature sensitive Ge layer was designed at the position sustaining the maximum electric field, in order to make the index change in Ge maximally influence the optical behavior of the whole structure. Then, the device has been fabricated using RF sputtering. To reduce its internal stress, we also annealed the sample after deposition. The emittance measurement was carried out at temperatures up to 150 C. Upon heating, sharp peak is observed in the emittance spectrum with a large Q-factor around 780.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件)

  • [雑誌論文] High‐Q and Tailorable Fano Resonances in a One‐Dimensional Metal‐Optical Tamm State Structure: From a Narrowband Perfect Absorber to a Narrowband Perfect Reflector2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhiyu、Ho Ya‐Lun、Cao Tun、Yatsui Takashi、Delaunay Jean‐Jacques
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: - 号: 26 ページ: 2102183-2102183

    • DOI

      10.1002/adfm.202102183

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultranarrow and Wavelength-Tunable Thermal Emission in a Hybrid Metal?Optical Tamm State Structure2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhiyu、Clark J. Kenji、Ho Ya-Lun、Volz Sebastian、Daiguji Hirofumi、Delaunay Jean-Jacques
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 号: 6 ページ: 1569-1576

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c00439

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hot-electron photodetector with wavelength selectivity in near-infrared via Tamm plasmon2019

    • 著者名/発表者名
      Zhiyu Wang, J. Kenji Clark, Ya-Lun Ho and Jean-Jacques Delaunay
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 11 号: 37 ページ: 17407-17414

    • DOI

      10.1039/c9nr03418h

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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