研究課題
本研究は、低次元プラズモンの分散制御を利用した新規な電磁波伝播モード型回路の創出をめざすものである。研究最終年次にあたる今年度は、本研究の集大成として「電子回路の物質化」という新しい概念に基づくミリ波・テラヘルツ波回路設計論の創出をめざして、以下のとおり実施した。1.プラズモン分散制御による電磁波伝播モード型回路機能の検証「周波数変換」機能:プラズモン共鳴型エミッターが有する高次高調波発生と異方性透過・反射膜の帯域通過フィルタ機能を利用した周波数逓倍動作の実現をめざす。昨年度実施の数値解析・設計・試作(代表者:尾辻、分担者:Ryzhii)に続き、InPプロセスによる試作デバイスの評価・検証(代表者:尾辻、連携者:末光)を行った。「時間論理」機能:2次元プラズモンをゲートバイアス制御によって回折格子状に形成するとプラズモンモードの導波路となり、伝搬速度が著しく低下した遅波伝搬となる。かかる新概念回路の機能検証を目的として、昨年度実施の非線形伝送線路設計(分担者:楢原、分担者:Ryzhii)に基づいて、試作(連携研究者:末光)、評価(代表者:尾辻)を行った。「増幅」機能:グラフェンによる新概念レーザー光学励起下のグラフェンにおけるキャリア緩和・再結合過程とその結果もたらされる反転分布・誘導放射の実験検証に成功した成果をさらに発展させ、誘導放射の証拠となるポンピング閾値特性の観測に成功した。これらをふまえ、昨年度実施のレーザー動作を果たす共振器構造の設計(代表者:尾辻、分担者:Ryzhii)に基づき、試作(連携者:末光)、評価・検証(代表者:尾辻)を行った。また、金属への周期開口による電場増強効果とグラフェンのTHz帯増幅を活用した増幅器を考案し、電磁界解析により効果を予測した。(分担者:佐野)
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