| 研究課題/領域番号 |
21K14515
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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28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
高島 祐介 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (10843948)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ナノ周期構造 / 磁場センサー / ナノ構造 / 磁気光学効果 / 表面プラズモン / 紫外光 / 表面波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光による磁場センサーは、宇宙など高電気ノイズ環境下でも使用できるセンサーとして期待されているが、通常、光と磁場の相互作用は極めて弱く、高感度化が困難である。本研究ではバルク基板表面に作製したナノ周期構造によって、磁場印加による反射率変化を増強することで、従来より2桁以上の高感度化を狙い、数十μT～100mTの磁場を単一素子で検出可能な光技術の開発を行う。本研究は、光と磁場の相互作用を増強できることから、従来の光学磁場センサーでは難しかった高感度化を可能とし、さらには磁場による光スイッチングなど光集積回路への波及効果も期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、光波長以下のナノ周期構造の反射現象を利用し、光と磁場の相互作用(磁気光学効果)増強することで、光学式磁場センサーの高感度化を目的とするものである。
磁気光学効果を増強するため、ナノ周期構造における電磁界分布解析を行い、ナノ構造内の光状態と構造寸法の関係性を明らかにし、最適構造の設計を行った。電子線リソグラフィー法および電子ビーム蒸着法を用いて磁性体ナノ周期構造/誘電体ギャップ/磁性体を作製し、ナノ周期構造によって、磁性体単層膜の数倍程度大きな磁気光学効果が得られることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、ナノ周期構造中を利用することで、同じ材料においても光-磁場の相互作用を人工的に増強することができることを実証しており、デバイス性能が磁性体材料の物性で決まるという本質的な限界を克服する可能性を示した。また、本研究成果は、光集積回路等とも相性が良く、磁場センサーの高感度化だけにとどまらず、光波長切り替えや光アイソレーター等の全光集積回路の基盤技術への波及効果も期待できるため、その社会的な意義は大きい。
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