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固体素子の非平衡揺らぎ・非線形光応答:ナノ光計測による揺らぎ分光イメージング

公募研究

研究領域ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立
研究課題/領域番号 16H00798
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード非平衡 / 物性実験
研究実績の概要

物質中で発生する電荷の揺らぎは、固体素子において通常ノイズとして邪魔者扱いされるが、物質の秩序形成や相変化の根幹を担うことがしばしばある。本研究では、光応答における非平衡・非線形現象という固体物理学の基礎的でかつ重要な課題に関して、現象の空間構造・周波数スペクトルという視点からの研究を目的とした。具体的には、ナノスケールの局所的な光照射を基にした計測システムを創出し、無機・有機デバイスにおける揺らぎ・非線形光応答の探求に応用する。この研究から、非平衡・非線形現象における特徴的なダイナミクスやその発現の背後にある微視的メカニズムを解明することを目指した。
今年度はグラフェンの赤外応答の量子サイズ効果、プラズモニック構造におけるプラズモンの伝搬を主な研究対象とした。
グラフェンに関しては、光応答の空間イメージングから、グラフェン特有の赤外応答を観測することができた。この応答強度はグラフェンのサイズ(次元)に応じた周波数依存性を示すため、閉じ込め効果が背景にあることが分かった。
プラズモニック構造については、光照射によってプラズモン由来の電界分布に明暗のパターンが出現することを観測した。電磁界シミュレーションの結果とよく一致することから、プラズモン伝搬のダイナミクスを可視化できていることを確認した。また、ナノ領域における周波数スペクトル測定により、プラズモン共鳴に基づくピーク構造を観測し、このスペクトル形状から理論的に予想される周波数との一致を見い出した。また、回転対称性を有する別の構造体に対しても同様の測定を行い、回転対称性を反映した特徴的な光電界・位相パターンを観測した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ライス大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Terahertz Plasmonics and Nano-Carbon Electronics for Nano-Micro Sensing and Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangying Deng and Yukio Kawano
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 12 号: 1 ページ: 87-96

    • DOI

      10.20965/ijat.2018.p0087

    • NAID

      130007506003

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2018-01-05
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 全方位検査を可能にするフレキシブルテラヘルツスキャナー2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 大地、河野 行雄
    • 雑誌名

      フォトニクスニュース

      巻: 3 ページ: 86-90

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Silicon-immersed terahertz plasmonic structures2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iguchi, T. Sugaya, and Y. Kawano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 15

    • DOI

      10.1063/1.4980018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency Selective, High Transmission Spiral Terahertz Plasmonic Antennas2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Response of Localized Carriers to Terahertz Radiation in a Carbon Nanotube Film2018

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto
    • 学会等名
      54rd Fullerenes-Nanotubes-Graphene Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノポーラスグラフェンにおける弱局在の幾何学的制御2018

    • 著者名/発表者名
      岡本拓也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz Photon Detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      Light-driven Nuclear-Particle physics and Cosmology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツイメージングによる新規非破壊検査と品質管理2017

    • 著者名/発表者名
      河野行雄
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spiral Bull’s Eye Structure for Multi-frequency High-transmission Plasmonic Antenna2017

    • 著者名/発表者名
      Xiangying Deng
    • 学会等名
      5th Advanced Electromagnetics Symposium, (2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 誘電体によるテラヘルツ帯プラズモニックアンテナの共振周波数制御2017

    • 著者名/発表者名
      菅谷俊夫
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Resonant Frequency Tuning and Transmission Enhancement of Terahertz Plasmonic Antenna by Dielectric Engineering2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sugaya
    • 学会等名
      42nd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)(国際学会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optical Control of Weak Localization in Nanoporous Graphene2017

    • 著者名/発表者名
      岡本拓也
    • 学会等名
      53rd Fullerenes-Nanotubes-Graphene Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近接場赤外光顕微鏡を用いたナノ多孔質グラフェンにおける熱局在の観測2017

    • 著者名/発表者名
      岡本拓也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing Nanoscale Optical and Thermal Properties in Nanoporous Graphene by Near-Field Infrared Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto
    • 学会等名
      42nd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna2016

    • 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
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Split-joint Bull’s Eye Structure with Aperture Optimization for Multi-frequency Terahertz Plasmonic Antennas2016

    • 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
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale Terahertz Sensing and Imaging with Graphene and Arrayed Carbon Nanotubes2016

    • 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
    • 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] Near-field frequency-selective terahertz imaging utilizing graphene and carbon nanotubes2016

    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Sensors for Diagnostics and Monitoring2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 出版者
      Taylor & Francis Group
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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