室温熱輻射から微弱電力を抽出するための分布定数型MIMトンネルダイオードの研究

• 研究課題/領域番号: 25630156
• 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: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 川上 彰 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所ナノICT研究室, 主任研究員 (90359092)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 中赤外 / アンテナ / MIMダイオード / マイクロストリップ / 光アンテナ / MIM / 極微細加工 / 微細加工技術 / トンネルダイオード

研究成果の概要

中赤外光を直接整流して電力抽出を行う光レクテナの開発を目指し、マイクロストリップ線路および分布定数型Metal-Insulator-Metal (MIM)トンネルダイオードの研究を行った。電子線描画装置を用いた金属薄膜の微細加工プロセスを開発し、中赤外光領域におけるマイクロストリップ共振器を作製した。分光器を用いて共振器を評価することで、中赤外光領域におけるマイクロストリップ線路の位相定数の評価を行った。更にMIMダイオードの試作を行い、正負非対称の非線形特性を観察した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Superconducting Mid-infrared Photo-detectors with Dipole Nano-antennas (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kawakami, J. Horikawa, M. Hyodo, S. Tanaka, M. Takeda, and H. Shimakage
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 25 号: 3 ページ: 2300904-2300904
  • DOI: 10.1109/tasc.2014.2381514
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Mid-Infrared Superconducting Detector with Phased Array Nano Slot Antenna (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Horikawa, A. Kawakami, M. Hyodo, S. Tanaka, M. Takeda, H. Shimakage
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 25 号: 3 ページ: 2301005-2301005
  • DOI: 10.1109/tasc.2014.2383837
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ナノアンテナを用いた超伝導中赤外光検出器の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰、堀川準世、兵頭政春、田中秀吉、武田正典、島影 尚
  • 雑誌名: 信学技報SCE2014-52 巻: 114 ページ: 19-24
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of nano slot antenna for Mid-infrared detectors (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Horikawa, A. Kawakami, M. Hyodo, S. Tanaka, M. Takeda, H. Shimakage
  • 雑誌名: Infrared Physics & Technology 巻: 67 ページ: 21-24
  • DOI: 10.1016/j.infrared.2014.07.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ナノアンテナを用いた超伝導中赤外光検出器の光応答特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰，島影 尚，堀川隼世，兵頭政春，田中秀吉
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京都目黒区大岡山 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ツインスロットアンテナ付超伝導中赤外光検出器の応答特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰，島影 尚，堀川隼世，兵頭政春，田中秀吉
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市熱田区熱田西町 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 60 THz Hot Electron Bolometers with Nano-Antenna (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kawakami, J. Horikawa, H. Shimakage, M. Hyodo, S. Tanaka, Y. Uzawa
  • 学会等名: 12th EUropean Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: フランス国リヨン市
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] ナノアンテナ技術による中赤外光検出器の高速・機能化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰
  • 学会等名: JSPSメタマテリアル第187委員会 平成27年度第２回研究会
  • 発表場所: 東京都港区芝公園 機械振興会館
  • 年月日: 2015-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] 中赤外マイクロストリップ線路の位相定数評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰、堀川隼世、 兵頭政春、田中秀吉、 武田正典、 島影 尚
  • 学会等名: 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: 2015-03-13
• [学会発表] 中赤外領域における超伝導ホットエレクトロンボロメータの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上 彰
  • 学会等名: 理研シンポジウム
  • 発表場所: 北大学片平 さくらホール
  • 年月日: 2015-02-09
• [学会発表] Study of Mid-infrared Superconducting Hot Electron Bolometer with Nano-antennas (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kawakami, J. Horikawa, M. Hyodo, S. Tanaka, Y. Uzawa, M. Takeda, H. Shimakage
  • 学会等名: 15th Workshop on Submillimeter-Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • 発表場所: ホテル近鉄アクアヴィラ伊勢志摩
  • 年月日: 2014-12-15
• [学会発表] ナノダイ ポールアンテナを用いた超伝導中赤外光検出器の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀川準世、川上 彰、兵頭政春、田中秀吉、武田正典、島影 尚
  • 学会等名: 第75 回応用物理 学会春季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] Fabrication of Superconducting Mid-infrared Photo-detectors with Dipole Nano-antennas (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kawakami, J. Horikawa, M. Hyodo, S. Tanaka, M. Takeda, H. Shimakage
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC)
  • 発表場所: 米国ノースカロライナ州シャーロット市
  • 年月日: 2014-08-12
• [学会発表] Design of mid-infrared supercondducting detector with phased array nano slot antenna (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Horikawa, A. Kawakami, M. Hyodo, S. Tanaka, M. Takeda, H. Shimakage
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC)
  • 発表場所: 米国ノースカロライナ州シャーロット市
  • 年月日: 2014-08-12
• [学会発表] ナノスロットアンテナを用いた超伝導中赤外光検出器の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀川隼世、川上彰、兵頭政春、田中秀吉、武田正典、島影尚
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県）
• [学会発表] Evaluation of Nano-antennas and Micro-strip lines for Superconducting Mid-infrared Detectors (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Kawakami、Junsei Horikawa, Masaharu Hyodo, Shunkichi Tanaka, Masanori Takeda, and Hisashi Shimakage
  • 学会等名: The 7th East Asia Symposium on Superconductive Electronics (EASSE2013)
  • 発表場所: College of Science, National Taiwan Normal University, Taipei（台湾）
• [学会発表] テラヘルツ周波数領域における超伝導電磁波検出器の研究開発
  • 著者名/発表者名: 川上 彰
  • 学会等名: ICTイノベーションセミナー
  • 発表場所: 大阪府立労働センター（大阪府）
• [備考] 中赤外光ナノアンテナ技術
  • URL: http://www.nict.go.jp/publication/shuppan/kihou-journal/houkoku-vol59no1/houkokuvol59no1_0304.pdf
• [備考] 光を受信するナノサイズのアンテナ技術
  • URL: http://www.nict.go.jp/advanced_ict/plan/4otfsk000001h78m-att/28.pdf