テラヘルツエバネッセント光のナノ空間制御と量子伝導研究への応用

• 研究課題/領域番号: 26286005
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 河野 行雄 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90334250)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: テラヘルツ / テラヘルツ/赤外材料・素子

研究成果の概要

テラヘルツ（THz）電磁波を用いた技術は、物質科学や生命科学など自然科学の多岐にわたる分野で強力な計測ツールとなることが期待されている。本研究は、THzエバネッセント波を、サブ波長空間で制御する技術を開発し、新たなナノ物性研究へ応用することを目的として行われた。半導体微小センサをスキャンするシステムにより、半導体デバイスの電極からの電子注入に伴うTHz発光近接場分布の可視化に成功した。また、シリコン3次元構造と金属膜とのハイブリッド構造を作製することで、サブ波長空間における高いTHz電界増強効果ならびに極微小な試料のTHzセンシングを達成した。

研究成果

• [国際共同研究] ライス大学/サンディア国立研究所(米国)
• [雑誌論文] Frequency Selective, High Transmission Spiral Terahertz Plasmonic Antennas (2016)
  • 著者名/発表者名: Xiangying Deng, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Journal of Modeling and Simulation of Antennas and Propagation 巻: 2 ページ: 1-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] チップ型近接場テラヘルツ分光イメージャーと量子伝導研究への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 号: 12 ページ: 586-592
  • DOI: 10.1380/jsssj.37.586
  • NAID: 130005434913
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] THz分光測定のコツ (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄、瀧田 佑馬
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 85 ページ: 428-432
  • NAID: 130007715380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi Takashi, Ihara Satoshi, Shunri Oda and Yukio Kawano
  • 雑誌名: Proceedings of 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves 巻: N/A ページ: 1-2
  • DOI: 10.1109/irmmw-thz.2016.7758649
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Split-joint bull's eye structure with aperture optimization for multi-frequency terahertz plasmonic antennas (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Deng, S. Oda, and Y. Kawano
  • 雑誌名: Proceedings of 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves 巻: N/A ページ: 1-2
  • DOI: 10.1109/irmmw-thz.2016.7758650
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chip-Based Near-Field Terahertz Microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Figure of Merit for Carbon Nanotube Photothermoelectric Detectors (2015)
  • 著者名/発表者名: Kristopher J. Erickson, Xiaowei He, A. Alec Talin, Bernice Mills, Robert H. Hauge, Takashi Iguchi, Naoki Fujimura, Yukio Kawano, Junichiro Kono, Francois Leonard
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 9 号: 12 ページ: 11618-11627
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b06160
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Terahertz Response of Carbon Nanotubes and Graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 12 ページ: 121010-121010
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.121010
  • NAID: 210000133750
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 低次元電子系の機能に基づくテラヘルツ波検出・分光・撮像デバイス (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 84 ページ: 643-647
  • NAID: 130007718782
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 低次元電子系の機能に基づくテラヘルツ波検出・分光・撮像デバイス (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 来年度出版
  • NAID: 130007718782
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carbon Nanotube Terahertz Detector (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaowei He, Naoki Fujimura, J. Meagan Lloyd, Kristopher J. Erickson, A. Alec Talin, Qi Zhang, Weilu Gao, Qijia Jiang, Yukio Kawano, Robert H. Hauge, François Léonard and Junichiro Kono
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 14 号: 7 ページ: 3953-3958
  • DOI: 10.1021/nl5012678
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi Takashi, Ihara Satoshi, Shunri Oda and Yukio Kawano
  • 学会等名: 41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Split-joint Bull’s Eye Structure with Aperture Optimization for Multi-frequency Terahertz Plasmonic Antennas (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Deng, S. Oda, and Y. Kawano
  • 学会等名: 41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of Carbon Nanotubes Terahertz Detectors Based on Photothermoelectric Effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 学会等名: 41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Photothermoelectric properties of carbon nanotubes terahertz imagers and inspection applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 学会等名: 51st Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] チップ型近接場テラヘルツ波イメージングとその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野行雄
  • 学会等名: SIMS 研究会 ALC15サテライトチュートリアル 「SIMSと関連技術による化学イメージング」
  • 発表場所: 成蹊大学
  • 年月日: 2016-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料を利用したテラヘルツ波検出・イメージング：物性研究から産業・医療応用まで (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野行雄
  • 学会等名: 新学術領域研究ハイブリッド量子科学・若手研究会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] Demonstration of terahertz sensing and imaging with carbon nanotube devices (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 学会等名: 17th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT16)
  • 発表場所: Wien, Austria
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Nanoscale Terahertz Sensing and Imaging with Graphene and Arrayed Carbon Nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: 4th Advanced Electromagnetics Symposium
  • 発表場所: Malaga, Spain
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Near-field frequency-selective terahertz imaging utilizing graphene and carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 学会等名: SPIE DCS
  • 発表場所: Baltimore, United State
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カーボンナノチューブ・グラフェンを用いたナノスケールテラヘルツ波デバイス・システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 日本真空学会・12月研究例会「カーボン系新材料研究の現状と展望」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェンを用いたナノ領域テラヘルツ分光イメージングデバイス (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: シンポジウム「テラヘルツ科学の最前線II」
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2015-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz detectors for sensing and imaging applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Naoki Fujimura, Tomoyuki Hirano, Shunri Oda and Yukio Kawano
  • 学会等名: 2015 AOTULE Student Conference
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-11-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カーボンナノチューブ・グラフェン素子を用いたナノスケールテラヘルツ波検出・分光・撮像技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: グラフェンコンソーシアム第８回研究講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-07
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz detectors for sensing and imaging applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Naoki Fujimura, Tomoyuki Hirano, Shunri Oda and Yukio Kawano
  • 学会等名: 7th Multidisciplinary International Student Workshop (MISW 2015)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-08-06
  • 国際学会
• [学会発表] Nanoscale Terahertz Spectroscopic Imager with GaAs and Graphene Devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: Joint Symposium of 3rd International Symposium on Microwave/Terahertz Science and Applications (MTSA 2015) and 6th International Symposium on Terahertz Nanoscience (TeraNano 6)
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mid-infrared Photoresponse of Highly-Aligned Carbon Nanotube Array (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Iguchi, N. Fujimura, Yukio Kawano, S. Oda, X. He, Q. Zhang, W. Gao, and J. Kono
  • 学会等名: Joint Symposium of 3rd International Symposium on Microwave/Terahertz Science and Applications (MTSA 2015) and 6th International Symposium on Terahertz Nanoscience (TeraNano 6)
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz sensing and imaging with graphene and carbon nanotube devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 学会等名: 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT15)
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz sensing and imaging with graphene and carbon nanotube devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
  • 学会等名: Third Carbon Nanotube Thin Film Electronics and Applications Satellite
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Nanoscale Terahertz Imaging and Spectroscopy with Nanostructured Semiconductor and Graphene Devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 4th Terahertz Technology Workshop
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2015-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノ領域におけるテラヘルツ波センシング・イメージング技術の開発とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 平成２７年度 第１回カーボンナノ材料研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Semiconductor and Graphene Devices for Nanoscale Terahertz Imaging and Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: IEEE International Microwave Symposium (IMS2015)
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 近接場光顕微鏡を用いた中赤外ログスパイラルアンテナの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤村直紀，石川昂，陸昂義，小田俊理，河野行雄
  • 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
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Miniaturization of bull’s eye antenna structure with solid immersion method (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ihara, Shunri Oda, Yukio Kawano
  • 学会等名: Optical Terahertz Science and Technology 2015
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2015-03-10
• [学会発表] Semiconductor and Graphene Devices for Nanoscale Terahertz Imaging and Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 5th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Martinique, France
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ構造によるテラヘルツ波検出・分光・撮像デバイスとその応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野 行雄
  • 学会等名: 応用物理学会・テラヘルツ電磁波技術研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] Nanoscale Terahertz Imaging and Spectroscopy of 2D Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 2014 Bring the Nanoworld Together
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] FDTD法によるテラヘルツ帯プラズモニックアンテナの小型化検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井原敏，小田俊理，河野行雄
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Terahertz Imager and Spectrometer with Nanostructured Semiconductor and Graphene Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 3rd Russia-Japan-USA Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2014-06-18 – 2014-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] Active and Passive Near-Field Terahertz Microcopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 学会等名: 5th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2014-05-21
  • 招待講演
• [図書] Nano-Carbon Terahertz Detector, one chapter in Terahertz Sensing and Imaging: Devices and Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawano
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Terahertz Sensing and Imaging: Devices and Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 出版者: CRC Press
• [図書] High-Speed Devices and Circuits with THz Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kawano
  • 総ページ数: 261
  • 出版者: CRC Press
• [備考]
  • URL: http://diana.pe.titech.ac.jp/kawano/index.html
• [産業財産権] テラヘルツ波検出装置およびアレーセンサ (2016)
  • 発明者名: 河野行雄、鈴木大地
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-04-28
• [産業財産権] プラズモニックアンテナ、プラズモニックアンテナの製造方法および検出装置 (2016)
  • 発明者名: 河野行雄、シャインデング、井口崇
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-08-04
• [産業財産権] テラヘルツ検出センサ及びテラヘルツ画像測定装置 (2015)
  • 発明者名: 河野 行雄
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-12-15