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グラフェンのテラヘルツ物性開拓とデバイス応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 22684014
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

河野 行雄  独立行政法人理化学研究所, 研究員 (90334250)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2011年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2010年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
キーワードテラヘルツ電磁波 / グラフェン
研究概要

本研究は、特異な電子状態・物性から近年急速に注目が高まっているグラフェン(グラファイトの単原子層)のテラヘルツ(THz,10^<12>Hz)電磁波応答の研究とTHzデバイスへの応用を目的とする。本研究の背景には以下の2点がある。(1)THzテクノロジーが、電波天文学・固体物理学・生体分子分光学などの基礎学術分野からセキュリティ・情報通信・医療などの実用分野に至る幅広い分野での応用が期待されているものの、この周波数帯域は光と電波の間に挟まれており、他帯域に比べ発展が立ち後れている。(2)グラフェンは線形なエネルギー対運動量の分散関係を示すことから、キャリアが質量ゼロのディラックフェルミオンと見なすことができる。そのため通常の電子系とは異なる特異な物性を発現することから、新しい電子・光デバイスへの応用が期待されている。本研究では、THz領域におけるディラックフェルミオンの振る舞いを探求し、グラフェンの新しいTHz素子を創出する。今年度は、THz電磁波照射下でのグラフェンの電気伝導を調べた。実験結果から、1.6THz~33THzの相当な広帯域におけるTHz応答を観測した。これは、通常の半導体とは著しく異なるランダウ準位形成下での、ディラックフェルミオンのTHz共鳴吸収(ランダウ準位間遷移)による光伝導現象に基づく。今回の実験は、遠赤外~中赤外の広帯域で周波数を選択しながら検出可能であること(チューナブル検出)を実証している。この優れた特性は従来の光伝導型半導体検出器では得られなかった、グラフェン特有のものである。

報告書

(1件)
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2011 2010

すべて 学会発表 (15件)

  • [学会発表] 半導体・カーボンデバイスを用いた高感度テラヘルツ波検出・イメージングと応用2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      第58回応用物理学会シンポジウム「光科学の未来を拓く-10年先の新規研究領域開拓のために-」
    • 発表場所
      神奈川工科大学、厚木市
    • 年月日
      2011-03-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン物性のテラヘルツ評価と素子応用2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      第58回応用物理学会シンポジウム「ナノカーボン材料の最新動向(2):グラフェンおよびナノチューブ」
    • 発表場所
      神奈川工科大学、厚木市
    • 年月日
      2011-03-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz characterization of graphene and its application to an ultra-wide band tunable detector2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      9th Metamaterials & Nanophotonics Symposium
    • 発表場所
      理化学研究所、和光市
    • 年月日
      2011-03-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A Wide-Band Frequency-Tunable Terahertz Detector Using a Graphene Device2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      2nd International Workshop on THz-Bio
    • 発表場所
      Seoul
    • 年月日
      2011-01-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 半導体・ナノカーボンによるテラヘルツ波センシング・イメージング2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      テラヘルツテクノロジーフォーラム・平成22年度・第2回技術検討会
    • 発表場所
      理化学研究所、和光市
    • 年月日
      2011-01-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 半導体・カーボン材料による量子ナノデバイスを用いたテラヘルツ波センシング・イメージング2011

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      レーザー学会・年次大会
    • 発表場所
      電気通信大学、東京
    • 年月日
      2011-01-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Highly sensitive terahertz sensing and imaging devices with nano-structured semiconductors and carbon materials2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      3rd Korea-Japan Workshop on Terahertz Technology
    • 発表場所
      Busan
    • 年月日
      2010-12-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ナノデバイス工学分野におけるテラヘルツイメージングの研究2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      第4回テラヘルツ・電磁波応用研究会
    • 発表場所
      長野県テクノ財団、長野市
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高機能テラヘルツ電磁波計測の開拓とメゾ・ナノ系量子伝導研究への応用2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      極限コヒーレント光科学研究会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所、柏市
    • 年月日
      2010-11-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz-wave sensing and imaging based on nanostructured electronic devices2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      1st Annual World Congress of Nanomedicine
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2010-10-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A Wide-Band Wavelength-Tunable Terahertz Detector Using a Graphene Transistor2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      35th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Rome
    • 年月日
      2010-09-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 半導体・ナノカーボンデバイスによるテラヘルツ近接場顕微イメージングと応用2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      「テラヘルツ分光計測とイメージング」研究討論会
    • 発表場所
      坂井市
    • 年月日
      2010-08-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz sensing, imaging, and applications2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      2010 CMOS Emerging Technologies Workshop
    • 発表場所
      Whistler
    • 年月日
      2010-05-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] On-chip terahertz-wave imaging for medical care2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      1st Annual World Congress of Immunodiseases and Therapy
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2010-05-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 半導体・ナノカーボンデバイスを用いた高感度・高分解能テラヘルツイメージング2010

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      日本学術振興会・「テラヘルツ波科学技術と産業開拓」第182委員会・第6回研究会
    • 発表場所
      京都大学・東京オフィス、東京
    • 年月日
      2010-04-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2020-05-15  

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