| 研究課題/領域番号 |
20K20349
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05331 (2018-2019)
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 (2020)
補助金 (2018-2019) |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
尾辻 泰一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40315172)
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| 研究分担者 |
岩月 勝美 東北大学, 電気通信研究機構, 特任教授 (00590522)
佐藤 昭 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70510410)
渡辺 隆之 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80771807)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 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 |
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | グラフェン / プラズモン / 不安定性 / テラヘルツ / ディラックプラズモン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，グラフェンの相対論的荷電量子（ディラックフェルミオン）の物性限界を超越するかのごとき従来理論では説明不可能な“グラフェンプラズモンの異常不安定性”を対象として，独自の仮説に基づくモデル理論を構築し，独自構造の素子を試作・評価することによってその学理を解明することを第一の目的とする．さらに，従来の電子デバイス・フォトニックデバイスのいずれも実現困難であった室温動作可能なテラヘルツ増幅素子および光・テラヘルツ波周波数変換・増幅素子をグラフェンプラズモン異常不安定性の導入によって創出することを第二の目的とする．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，グラフェンの物性限界を超越するかのごとき従来理論では説明不可能な“グラフェンプラズモンの異常不安定性”を対象として，独自の仮説に基づくモデル理論を構築し，独自構造の素子を試作・実験検証することによってその学理を解明した．
さらに，従来の電子デバイス・フォトニックデバイスのいずれもが実現困難であった，室温動作可能なテラヘルツ増幅・発振素子をグラフェンプラズモン異常不安定性の導入によって実証することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で推進したグラフェンディラックフェルミオンの“プラズモン不安定性”に関する最新の実験結果において，従来の理論では説明不可能な巨大利得増強作用や自励発振現象が生じることを発見した．この一見不合理とも思える，しかし実験的に明確に観測された現象に対して理論的根拠を与えること，そしてそれを種々の条件下で実験検証したことは，従来の常識を覆し，従来の理論体系を超越し，未開拓テラヘルツ電磁波領域で従来技術が成し得なかった巨大増幅や超高効率光テラヘルツ波周波数変換を実現し，次世代超高速無線通信での応用が期待されるテラヘルツデバイス工学を飛躍的に発展させるものであり，学術的にも社会的にも高い意義を有する．
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