電流による表面プラズモン変調器の創製

• 研究課題/領域番号: 25630147
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 福田 光男 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50378262)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 表面プラズモン / 導波路 / 光回路 / 光変調 / 光デバイス

研究成果の概要

表面プラズモンを用いた光・電子融合デバイスの実現に向け、表面プラズモン導波路及び変調器の開発を行なった。変調器構造の開発を通して、低損失で任意の点で表面プラズモンを光電流へ変換できる構造を開発した。表面プラズモン周波数の電流による変調については、周波数の変化傾向が見えつつあるが、未だ測定誤差が大きく、確証に至っていない（測定系の低雑音化などを継続検討中である）。これらの研究を通して、電気バイアスされた金属配線を表面プラズモン導波路として用いることが可能であることを示し、表面プラズモンで動作する電界効果トランジスタを実現する際の、導波路開発に寄与した。

研究成果

• [雑誌論文] Schottky-type surface plasmon detector with nano-slit grating using enhanced resonant optical transmission (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Takeda, Takuma Aihara, Masashi Fukuhara, Yuya Ishii, Mitsuo Fukuda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 8 ページ: 084313-084313
  • DOI: 10.1063/1.4894150
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface-Plasmon Waveguides as Transmission Lines for Optical Signal and Electrical Bias (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Fukuhara, Masashi Ota, Ayumi Takeda, Takuma Aihara, Hiroki Sakai, Yuya Ishii, Mitsuo Fukuda
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology 巻: 32 号: 23 ページ: 4490-4495
  • DOI: 10.1109/jlt.2014.2357801
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-loss waveguiding and detecting structure for surface plasmon polaritons (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Fukuhara, Masashi Ota, Hiroki Sakai, Takuma Aihara, Yuya Ishii, and Mitsuo Fukuda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 8 ページ: 81111-81111
  • DOI: 10.1063/1.4866792
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitivity improvement of Schottky-type plasmonic detector (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Takeda, T. Aihara, M. Fukuhare. Y. Ishii. and M. Fukuda
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 8923 ページ: 89234G-89234G
  • DOI: 10.1117/12.2033619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-oxide-semiconductor field-effect transistors operated by surface plasmon polaritons (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Aihara, A. Takeda, M. Fukuhara. Y. Ishii. and M. Fukuda
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 8923 ページ: 89234F-89234F
  • DOI: 10.1117/12.2033618
  • 査読あり
• [学会発表] 多モード干渉を利用した表面プラズモンポラリトン交差導波路 (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田雅，福原誠史，住村あさひ，伊藤基，相原卓磨，石井佑弥，福田光男
  • 学会等名: 2015年 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 表面プラズモンを 介した光ビート信号による電子回路の動作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏基，岡久真也，相原卓磨，福原誠史，石井佑弥，福田光男
  • 学会等名: 2015年 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Directional excitation of surface plasmons using a plasmonic crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: Yu Kimura, Takuma Aihara, Yuya Ishii, Mitsuo Fukuda
  • 学会等名: ISTS2014
  • 発表場所: 台湾、台北市
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] 表面プラズモン導波路の電気的分離と光信号伝達の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福原 誠史，太田 雅，相原 卓磨，酒井 宏基，木村 優，武田愛弓，石井 佑弥，福田 光男
  • 学会等名: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] Coherent signal operation of surface plasmon and electronic integrated circuit (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Aihara, H. Sakai, A. Takeda, M. Fukuhara, M. Ota, Y. Kimura, Y. Ishii, M. Fukuda
  • 学会等名: Int. conf. Near-Field Optics, Nanophotonics, Related Techniques
  • 発表場所: 米国、ソルトレーク市
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [学会発表] Surface plasmon polariton diffraction structure to combine a low-loss waveguide and a Schottky-type detector (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Ota, Masashi Fukuhara, Hiroki Sakai, Yu Kimura, Takuma Aihara, Yuya Ishii, Mitsuo Fukuda
  • 学会等名: Int. conf. Near-Field Optics, Nanophotonics, Related Techniques
  • 発表場所: 米国、ソルトレーク市
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [学会発表] Optical Signal Transmission through Plasmonic Waveguide under Applied Electrical Bias (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuhara, T.Aihara, M. Ota, H. Sakai, Y. Kimura, Y. Ishii, M. Fukuda
  • 学会等名: IEEE OMN 2014
  • 発表場所: 英国、グラスゴー市
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
• [学会発表] Integration of Plasmonic Device with Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, T. Aihara, M. Fukuhara, M. Ota, Y. Kimura, Y. Ishii, M. Fukuda
  • 学会等名: IEEE OMN 2014
  • 発表場所: 英国、グラスゴー市
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
• [学会発表] 導波路を伝搬した表面プラズモン信号によるMOSFETの直流および交流動作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井 宏基，相原 卓磨，武田 愛弓，福原 誠史，太田 雅，木村 優，石井 佑弥，福田 光男
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子デバイス研究会
  • 発表場所: 東大生産研
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [学会発表] ナノスリットを有するショットキー型表面プラズモン検出器の感度向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武田 愛弓，相原 卓磨，福原 誠史，石井 佑弥，福田 光男
  • 学会等名: 2014年 電気学会 マイクロマシン・センサシステム研究会
  • 発表場所: 東大生産研
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-28
• [学会発表] 検出器構造を有する低損失表面プラズモン導波路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田 雅，福原 誠史，酒井 宏基，相原 卓磨，石井 佑弥，福田 光男
  • 学会等名: 2014年 電気学会 マイクロマシン・センサシステム研究会
  • 発表場所: 東大生産研
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-28
• [学会発表] OPTIMAL DESIGN OF PHOTODETECTOR WITH MULTI-SLIT GRATING (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Takeda, Takuma Aihara, Masashi Fukuhara, Yuya Ishii, and Mitsuo Fukuda
  • 学会等名: IEEE Optical MEMS & Nanophotonics Conference 2013
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] Metal-oxide-semiconductor field-effect transistors operated by surface plasmon polaritons (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuma Aihara, Ayumi Takeda, Masashi Fukuhara, Yuya Ishi, and Mitsuo Fukuda
  • 学会等名: SPIE Micro+nano Materials, Devices, and Applications 2013
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Sensitivity improvement of Schottky-type plasmonic detector (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Takeda, Takuma Aihara, Masashi Fukuhara, Yuya Ishii, and Mitsuo Fukuda
  • 学会等名: SPIE Micro+nano Materials, Devices, and Applications 2013
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] 表面プラズモン検出器-MOSFET集積回路における静的および動的特性
  • 著者名/発表者名: 相原 卓磨、武田 愛弓、福原 誠史、石井 佑弥、福田 光男
  • 学会等名: 電子情報通信学会(レーザ・量子エレクトロニクス研究会)
  • 発表場所: 京都
• [備考] 豊橋技術科学大学 フォトニクス研究グループ（福田研究室＋石山研究室）
  • URL: http://www.photon.ee.tut.ac.jp/
• [備考] フォトニクス研究室ホームページ