| 研究課題/領域番号 |
20H00253
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
加藤 和利 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (10563827)
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| 研究分担者 |
永妻 忠夫 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00452417)
硴塚 孝明 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 准教授 (20522345)
金谷 晴一 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (40271077)
前田 辰郎 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, 研究主幹 (40357984)
高畑 清人 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 准教授 (40780797)
久保木 猛 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (50756236)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2021年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2020年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
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| キーワード | 光電変換デバイス / テラヘルツ波 / 真空フォトダイオード / パルスビーム / アレー集積 / フォトミキシング / テラヘルツ波発生 / 真空デバイス / 空間電子走行 / パルス波 / フォトダイオード |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究代表者らが開拓してきた、レーザ光のコヒーレンス性を用いたフォトミキシングによるテラヘルツ波発生・制御技術を新展開させるため、革新的デバイスを実現し、従来困難であった時間的かつ空間的なエネルギーの集中を可能とする「テラヘルツ波パルスビーム」の基盤技術大系を確立する。具体的には、半導体内で光電子を走行させる従来手法から脱却し、自由空間での電子走行により既存技術よりも100倍以上高出力な、新規概念のデバイスを創生する。そして本デバイスだからこそ実現可能となる高出力テラヘルツ波パルスビームを用いた500GHz～1THz級の超高速無線通信やテラヘルツ波深層イメージング等の新産業開拓可能性を探索する。
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| 研究成果の概要 |
電子を自由空間で走行させる光電変換デバイス構造を形成した。光入力の有無による印加電圧－光電流特性の変化から、電子が空間を走行していることを確認した。アンテナを接続した0.25mm四方の素子を8×17＝136個並べたデバイスを作成し、100アレー規模の集積技術の見通しを得た。従来型フォトダイオードを用いて、アレー配列によるテラヘルツ波ビーム化、および波長可変レーザを用いた新たなパルス化技術を確立した。応用システム開発として、テラヘルツ波イメージングスキャナの被写界深度の拡大を行い、スキャン周波数250Hz、移動ステージ速度500mm/秒、被写界深度170mmという世界最高性能を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光電子を半導体内ではなく自由空間を走行させる新たなデバイスの概念を提示し、それを実現するためのデバイス構造の提案および作製を実現したこと、このデバイスの動作を実証する特性が得られたこと、また波長可変レーザを用いた新たなパテラヘルツルス波生成法の提案と実証を行ったことが学術的意義である。
社会ニーズを調査し、本技術の応用として、テラヘルツ波イメージングスキャナの被写界深度の拡大を行い世界最高性能を実証したことで、テラヘルツ波の応用分野の可能性を一気に広げたことが社会的意義である。
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