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共鳴レーリー散乱抑制と光捕集効果を持った光アンテナとその中赤外光検出素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26390089
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関立命館大学

研究代表者

笠原 健一  立命館大学, 理工学部, 教授 (70367994)

研究協力者 杉本 喜正  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 主席研究員 (60415784)
尾崎 信彦  和歌山大学, システム工学部精密物質学科, 准教授 (30344873)
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 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード中赤外光 / 光検出器 / 光アンテナ / 共鳴レーリー散乱 / サブバンド間遷移 / 表面フォノンポラリトン / 電界増強 / 原子層堆積法 / 有限差分時間領域法 / 量子井戸 / フーリエ変換赤外分光分析 / 中赤外
研究成果の概要

本研究の目的は光アンテナの電界増倍と半導体量子井戸中でのサブバンド間遷移を使って高速・高感度な中赤外の受光素子を実現することが目的である。そのために原子層堆積法を用いて実際の電界増倍度を測定する手法を新規に開発し、SiC基板表面の表面フォノンポラリトン信号を観測することで有効性を確認できた。光電界増大に伴う共鳴レーリー散乱増大と光吸収断面積の低下が懸念されたが、光検出器で想定している円形光スロットアンテナでは増倍度が~100で、問題は生じないことが分かった。次に実際にAlGaAs/GaAs素子の上に円形光スロットアンテナを形成し、サブバンド間遷移に起因する反射スペクトルを確認できた。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Observation of the enhancement of electric fields normal to the surface using mid-infrared slot antennas and an atomic layer deposition technique2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishimura, T. Kawano, Y. Kunichika, K. Kasahara, T. Yaji, N. Ikeda, H. Oosato, H. Miyazaki, and Y. Sugimoto
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 349 ページ: 98-104

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2015.03.063

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Probing enhancement of an electric field produced by an optical antenna using atomic layer deposition technique2017

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Kasahara
    • 学会等名
      BIT’s Annuel World Congress if Smart Materials-2017 ’(WCSM2017)
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing enhancement of an electric field perpendicular to an optical antenna surface using SiC surface phonon polaritons2016

    • 著者名/発表者名
      J. Miyata, Y. Yamamoto, Y. Kunichika, T. Kawano, N. Umemori, K. Kasahara, N. Ozaki, N. Ikeda, H. Oosato, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      10th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (Metamaterials 2016)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光アンテナを搭載した量子井戸構造での反射率測定2016

    • 著者名/発表者名
      梅森信行, 宮田純一 , 山本悠人, 笠原健一, 尾崎信彦, 池田直樹 , 杉本喜正
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of electric fields enhanced by a circular slot antenna using SiC surface phonon polaritons2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, J. Miyata, Y. Kunichika, T. Kawano, N. Umemori, K. Kasahara, N. Ozaki, N. Ikeda, H. Oosato, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      Photon 16
    • 発表場所
      Leeds, UK
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiC表面フォノンポラリトンによる光アンテナ電界増強度の測定2016

    • 著者名/発表者名
      176.國近祐太, 宮田純一, 山本悠人,川野貴裕, 笠原健一, 池田直樹, 大里啓考, 杉本喜正
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学, 東京, 渋谷区
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurement of Electric-Field Distributions of Optical Slot Antennas Using Atomic-Layer Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      J. Miyata, Y. Yamamoto, Y. Kunichika, T. Kawano, K. Kasahara, N. Ikeda, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      ANNIC (Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference) 2015
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 円形スロットアンテナによる光増強効果の垂直方向依存性2015

    • 著者名/発表者名
      山本悠人, 宮田純一, 川野貴裕 , 國近祐太 , 笠原健一, 池田直樹, 大里啓考, 杉本喜正
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 愛知県, 名古屋市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] HfO2/Al2O3上に形成したダイポールアンテナからの反射スペクトルの観測2015

    • 著者名/発表者名
      宮田純一, 山本悠人, 川野貴裕 , 國近祐太 , 笠原健一, 池田直樹, 杉本喜正
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 愛知県, 名古屋市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Surface Phonon Polaritons-Using Perpendicular Electric Fields Monitoring in Midinfrared Circular Antennas Fabricated by Atomic Layer Deposition Method2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kawano, Y. Kunichika, J. Miyata, Y. Yamamoto, K. Kasahara, N. Ikeda, H. Oosato, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      9th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics 2015 (Metamaterials 2015)
    • 発表場所
      Oxford, UK
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中赤外光スロットアンテナによる光増強効果の垂直方向依存性(Ⅱ)2015

    • 著者名/発表者名
      國近祐太, 川野貴裕, 宮田純一, 山本悠人, 西村悠希, 笠原健一, 家路豊成, 池田直樹, 大里啓考, 杉本喜正
    • 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, 平塚市, 神奈川県
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 中赤外光アンテナの干渉効果による反射率低減2015

    • 著者名/発表者名
      川野貴裕, 國近祐太, 西村悠希, 宮田純一, 山本悠人, 笠原健一, 家路豊成, 池田直樹, 大里啓孝, 杉本喜正
    • 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, 平塚市, 神奈川県
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 中赤外光スロットアンテナによるレストストラーレン反射の観測2014

    • 著者名/発表者名
      西村悠希, 川野貴裕, 國近祐太, 山本悠人, 宮田純一, 笠原健一, 家路豊成, 池田直樹, 杉本喜正
    • 学会等名
      平成26年度第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌, 北海道
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ドルメン構造光アンテナにおける反射スペクトルの検討2014

    • 著者名/発表者名
      西村悠希, 川野貴裕, 國近祐太, 山本悠人, 宮田純一, 笠原健一, 家路豊成, 池田直樹, 杉本喜正
    • 学会等名
      平成26年度第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌, 北海道
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Reflection spectra of mid-infrared dumbbell-shaped slot antenna arrays with different inter-antenna distances2014

    • 著者名/発表者名
      S. Mori, Y. Nishimura, T. Kawano, Y. Kunichika, K. Kasahara, T. Yaji, N. Ikeda, H. Oosato, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      13th international conference on near-field optics, nano-photonics, and related techniques (NFO13)
    • 発表場所
      Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2014-09-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Electric field distribution perpendicular to the surface of mid-infrared antenna2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishimura, S. Mori, T. Kawano, Y. Kunichika, K. Kasahara, T. Yaji, N. Ikeda, H. Oosato, and Y. Sugimoto
    • 学会等名
      The Eighth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics - Metamaterials 2014
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2014-08-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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