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2018 年度 実績報告書

周波数可変型テラヘルツナノイメージャーの創出:物性物理への新規応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H02730
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) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードテラヘルツ
研究実績の概要

本研究では、幅広い分野での活用が期待されているテラヘルツ電磁波のエバネッセント光を空間・周波数領域で制御し、その技術を基にしたテラヘルツ分光画像計測によるナノ量子物性研究の開拓と実証を行う。
今年度は、プラズモニック構造とテラヘルツ検出器との結合を行った。テラヘルツ検出部(検出材料と電極との結合部)にプラズモニック構造を配置し、プラズモニック構造によりサブ波長領域に局所的に集光することが可能となった。電磁界シミュレーションにより、本プラズモニック構造の幾何学的なパターンに応じた共鳴周波数、電界分布を見出した。分光測定から、シミュレーションとほぼ一致した共鳴周波数を確認した。次に、この構造と結合された検出器の光応答特性を測定した。プラズモニック構造の有無に対する比較、共鳴・非共鳴周波数での応答に対する比較から、実際にプラズモニック構造による増強効果を観測した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度の目標はプラズモニック構造と検出器の結合であったが、実際に結合デバイスを作製し、電磁界シミュレーションとほぼ一致した特性を見出した。目標は順調に達成されており、来年度の応用研究に向けた土台が築かれた。

今後の研究の推進方策

プラズモニック構造と検出器の結合デバイスは作製に成功したため、今後は応用研究を行う。物質の中の様々な興味深い光励起現象の研究に対応できるよう、デバイスや計測系を柔軟に工夫する。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 14件、 招待講演 13件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Continuously Frequency-Tuneable Plasmonic Structures for Terahertz Bio-sensing and Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      X. Deng, L. Li, M. Enomoto, and Y. Kawano
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 3498-1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39015-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] テラヘルツ帯プラズモニック構造体とフレキシブル撮像素子2019

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄,菅谷 俊夫
    • 雑誌名

      次世代センサ

      巻: 28 ページ: pp. 2-5

  • [雑誌論文] Fermi-level-controlled semiconducting-separated carbon nanotube films for flexible terahertz imagers2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Suzuki, Yuki Ochiai, Yota Nakagawa, Yuki Kuwahara, Takeshi Saito, and Yukio Kawano
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 1 ページ: 24-69

    • DOI

      10.1021/acsanm.8b00421

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Plasmon Polariton Graphene Mid-Infrared Photodetector with Multi-Frequency Resonance2018

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

      Journal of Nanophotonics

      巻: 12 ページ: 026017-1-8

    • DOI

      10.1117/1.JNP.12.026017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ge-Core/a-Si-Shell Nanowire-Based Field-Effect Transistor for Sensitive Terahertz Detection2018

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

      Photonics

      巻: 5 ページ: 13

    • DOI

      10.3390/photonics5020013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strain-induced photo-thermoelectric terahertz detection2018

    • 著者名/発表者名
      Hasan Ahmad, Daichi Suzuki, and Yukio Kawano
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 ページ: 115002-1-6

    • DOI

      10.1063/1.5055273

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Near-Field Infrared Investigations of an Arm-Terminated Spiral Structure with Bow-tie Probe2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okamoto, Toshio Sugaya, Naoki Fujimura, Kou Ishikawa, and Yukio Kawano
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 2 ページ: 105004-1-8

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aadec3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] “テラヘルツ化学の勃興ー異分野への架け橋とその魅力ー”2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 雑誌名

      現代化学(東京化学同人)

      巻: 7月号 ページ: pp.47-52

  • [雑誌論文] テラヘルツ帯フレキシブル検査デバイスと非破壊検査応用2018

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

      レーザー研究

      巻: 47 ページ: pp. 32-36

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノカーボン材料による折れ曲がるテラヘルツ帯カメラ~フレキシブル・ウェアラブル分光画像検査への応用~2019

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      NBCIテクノロジー委員会 ナノカーボンWG講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノカーボン材料によるテラヘルツ帯分光画像計測-産業・医療における新規非破壊・非侵襲モニタリング-2019

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      第2回Kyudai global Open Innovation Network Engineミーティング
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノカーボン材料によるフレキシブル・ウェアラブルテラヘルツ帯カメラとマルチビュー画像検査技術2019

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      第14回ナノカーボン先端技術交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of Plasmons in Zero-Dimensional Graphene with Near-Field Infrared Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okamoto
    • 学会等名
      IRMMW-THz2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscale Observation of Real-Space MidInfrared Field Distribution in a Stamp-Type Plasmonic Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yuasa
    • 学会等名
      IRMMW-THz2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitivity Enhancement of Photothermoelectric Terahertz Detectors with Series Combination between Carbon Nanotubes and Metals2018

    • 著者名/発表者名
      Kou Li
    • 学会等名
      IRMMW-THz2018
    • 国際学会
  • [学会発表] In-line Medicine Inspection by Carbon Nanotube Terahertz Scanners2018

    • 著者名/発表者名
      Meiling Sun
    • 学会等名
      IRMMW-THz2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元曲面グラフェン上ディラック電子におけるトポロジー効果2018

    • 著者名/発表者名
      岡本 拓也
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 走査型近接場光顕微鏡による0次元グラフェンプラズモンのナノスケール赤外分光2018

    • 著者名/発表者名
      佐々川 昂
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 表面プラズモン利用による加熱発振型中赤外光源の開発2018

    • 著者名/発表者名
      橋本 将太
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] カーボンナノチューブフィルム・金属直列結合による高感度テラヘルツ波検出および非破壊検査に向けた撮像デバイス応用2018

    • 著者名/発表者名
      李 恒
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 転写法による中赤外帯プラズモニック構造の作製及び表 面光電界分布のナノスケールイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      湯浅 遼一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブフィルムによるガス検知デバイスに向けたTHz波応答測定2018

    • 著者名/発表者名
      徳本 悠
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 接合の直列アレイによる単層カーボンナノチューブ 型テラヘルツ検出器の高感度化2018

    • 著者名/発表者名
      卯滝 崚伍
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Photothermoelectric Terahertz Detection with p-n Junction Nanoporous Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okamoto
    • 学会等名
      Graphene 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric Device Design of Carbon Nanotube Terahertz Imagers for Sensitivity Enhancement2018

    • 著者名/発表者名
      Li, Kou
    • 学会等名
      NT18(19th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials)
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-contact Remote Imaging by Multi-array Carbon Nanotube Terahertz Scanners2018

    • 著者名/発表者名
      Sun, Meiling
    • 学会等名
      NT18(19th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials)
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon Nanotube Film Flexible Terahertz Detectors on Polymer Films with Series Electrodes for Sensitivity Enhancement2018

    • 著者名/発表者名
      Kou Li
    • 学会等名
      7th International Workshop on Nanocarbon Photonics and Optoelectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] 固浸法を用いたテラヘルツ帯スパイラルブルズアイ構造体2018

    • 著者名/発表者名
      菅谷 俊夫
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Three-Dimensional Spatial-Topology Effects, Magnetoresistance in Three-Dimensional Porous Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okamoto
    • 学会等名
      The 10th annual Recent Progress in Graphene and Two-dimensional Materials Research Conference (RPGR2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ帯フレキシブルカメラと超回折限界分光イメージャー:カーボンナノチューブ・グラフェンとプラズモニクスの応用2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      第52 回センサ&アクチュエータ技術シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-Carbon Flexible Photonics and Plasmonics for Terahertz Imaging and Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      PIERS 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Terahertz Imagers and Spectrometers with Nanostructured Semiconductors and Carbon Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      International Symposium on Micro/nan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nano-carbon terahertz imagers:Multi-view and super-resolution measurements and their applications to materials and biological non-destructive analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      55th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carbon nanotube omnidirectional terahertz cameras2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      7th Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies & 4th TERAMIR International Laboratory Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノカーボン材料並びにプラズモニック構造によるテラヘルツ帯撮像素子-マルチビュー計測と超解像計測-2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会テラヘルツ応用システム研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-View Terahertz Inspection with Carbon Nanotube”, International Conference on Electronic Materials and Nanotechnology for Green Environment (ENGE 2018),2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Kawano
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials and Nanotechnology for Green Environment (ENGE 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツ物質・バイオ分析:ナノカーボン材料・プラズモニクスの応用2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      第15回プラズモニック化学研究会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノカーボン材料によるテラヘルツデバイス・計測:物質・バイオ分析への応用2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      第37回電子材料シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノチューブ・グラフェンによる新規テラヘルツ帯イメージャー-マルチビュー計測と超解像計測-2018

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 学会等名
      『グラフェニクスのための高感度センサ・テラヘルツ光発光素子の開発』講演会
    • 招待講演
  • [図書] Sensors for Diagnostics and Monitoring2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawano
    • 総ページ数
      Chapter 1, pp. 1-26
    • 出版者
      CRC Press, Taylor & Francis Group
  • [産業財産権] テラヘルツ波検出装置およびテラヘルツ波検出システム2018

    • 発明者名
      河野 行雄 , 鈴木 大地
    • 権利者名
      国立大学法人東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/17921
    • 外国
  • [産業財産権] カーボンナノチューブ膜、テラヘルツ波検出装置およびカーボンナノチューブ膜のPN接合形成方法2018

    • 発明者名
      河野 行雄、鈴木 大地、落合 雄輝、長宗 勉
    • 権利者名
      国立大学法人東京工業大学、日本ゼオン株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/017797
    • 外国

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公開日: 2019-12-27  

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