| 研究課題/領域番号 |
19K15023
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
張 亜 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80779637)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | テラヘルツ / グラフェン / 2次元材料 / 光センサ / terahertz / thermal sensor / graphene / NEMS / NEMS resonator / 2D material / THz sensor / bolometer |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Terahertz (THz) electromagnetic spectrum draws wide attention for nondestructive and/or biocompatible sensing. In order to achieve the wide applications of THz sensing, we are developing an uncooled, highly-sensitive and fast THz bolometer by using NEMS resonators based on 2D nanomaterials. Owing to the extremely thin (< 1 nm) thickness of the 2D materials, the NEMS bolometer will have very high thermal sensitivity and extremely large operation bandwidth. The NEMS bolometer will greatly improve the THz measurements, and give a big step for the broad applications of THz technology.
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| 研究成果の概要 |
グラフェンなどの2次元材料は、単一層や少数層の原子からなり、微小な熱容量・面内熱伝導を持っているため、高感度・高速なテラヘルツセンサの実現に有望である。本研究では、CVD成長された単層・多層グラフェンを用い、異種金属電極を付き浮遊型グラフェン光検出器を作製した。入力光を照射すると、グラフェン膜が加熱され、ゼーベック効果により、グラフェンの高低温領域の間に電圧差が生じる。光電力＜２ｍWの場合、応答性は約 90V/Wとなった。また、入射光の変調周波数を100Hzから1kHzまでに増加した時、光応答の低下はまったく見られないため、高感度・高速なテラヘルツセンサの実現に寄与すると期待できる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
テラヘルツ・赤外領域の分光・検出技術は、基礎科学、医学・薬学、製造業、安全・安心分野など様々な分野への応用として注目されている。このような技術を社会の様々な場面で広く応用展開していくためには、極低温への冷却を必要としない高感度・高速のテラヘルツ・赤外検出用ボロメータの開発が必要不可欠である。本研究では、新規な2次元ナノ材料を用いたボロメータの動作原理を検証し、2次元ナノ材料の超低熱容量・超低熱伝導のメリトを利用して超高速・高感度ボロメータの実現を可能にする。そのため、本研究はテラヘルツ・赤外光を利用する産業分野に寄与する。
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