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2008 年度 研究成果報告書

量子ナノ構造系のテラヘルツダイナミクスの解明と制御に関する研究

研究課題

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研究課題/領域番号 18201027
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関東京大学

研究代表者

平川 一彦  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)

連携研究者 荒川 泰彦  東京大学, 先端科学技術センター, 教授 (30134638)
藤田 博之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
柴田 憲治  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00436578)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
キーワードナノ制御 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 分子素子
研究概要

本研究では、電子とテラヘルツ電磁波との相互作用の詳細な検討から、バルク半導体や半導体超格子構造中の電子の特異な伝導ダイナミクスとそれがもたらす利得スペクトルを明らかにした。さらに利得を応用したテラヘルツ発振器の実現に向けたテラヘルツ共振器構造の試作と評価を行った。また、光の回折限界を大きく超えて、テラヘルツ電磁波で単一の量子ドットや分子の伝導ダイナミクスを測定するためのナノギャップ電極試料構造を作製し、ナノ領域特有の新規な伝導特性を見いだした。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (15件) 学会発表 (11件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Non-thermal origin of electromigration at gold nanojunctions in the ballistic regime2009

    • 著者名/発表者名
      A. Umeno and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.94

      ページ: 162103-1-3

  • [雑誌論文] Non-equilibrium Green's function calculation for four-level scheme terahertz quantum cascade lasers2009

    • 著者名/発表者名
      H. Yasuda, T. Kubis, P. Vogl, N. Sekine, I. Hosako, and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physical Letters vol.94

      ページ: 151109-1-3

  • [雑誌論文] The Kondo effect observed up to TK ~ 80 K in self-assembled InAs quantum dots laterally coupled to nanogap electrodes2009

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth vol.311, Issue. 7

      ページ: 1795-1798

  • [雑誌論文] Effect of In-Ga intermixing on the electronic states in self-assembled InAs quantum dots probed by nanogap electrodes2009

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, M. Jung, K. M. Cha, M. Sotome, and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol 94

      ページ: 162107-1-3

  • [雑誌論文] Power dissipation spectra and terahertz intervalley transfer gain in bulk GaAs under high electric fields2008

    • 著者名/発表者名
      Y. M. Zhu, T. Unuma, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Ino, and M. Kuwata-Gonokami
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.93

      ページ: 232102-1-3

  • [雑誌論文] Femtosecond acceleration of electrons under high electric fields in bulk GaAs investigated by time-domain terahertz spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. M. Zhu, T. Unuma, K. Shibata, and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.93

      ページ: 042116-1-3

  • [雑誌論文] High Kondo temperature (TK ~ 80 K) in self-assembled InAs quantum dots laterally coupled to nanogap electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.93

      ページ: 062101-1-3

  • [雑誌論文] Femtosecond very high-field transport in bulk GaAs investigated by time-domain terahertz spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. M. Zhu, T. Unuma, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Ino and M. Kuwata-Gonokami
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi c vol.5, No.1

      ページ: 240-243

  • [雑誌論文] Terahertz radiation from ultrahigh-speed field-effect transistors induced by ultrafast optical gate switching2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kondo and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.91

      ページ: 191120-1-3

  • [雑誌論文] Dispersive terahertz Bloch gain in semiconductor superlattices2007

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Unuma, and N. Sekine
    • 雑誌名

      AIP Conf. Procvol.922 vol.922

      ページ: 191

  • [雑誌論文] Lateral electron tunneling through single self-assembled InAs quantum dots coupled to superconducting nanogap electrodes2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, C. Buizert, A. Oiwa, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.91, No. 11

      ページ: 112102-1-3

  • [雑誌論文] Electronic properties of self-assembled InAs quantum dots on GaAs surfaces probed by lateral electron tunneling structures2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, M. Jung, K. Hirakawa, T. Machida, and H. Sakaki, S. Ishida and Y. Arakawa
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth vol.301

      ページ: 731-734

  • [雑誌論文] Dephasing of Bloch oscillating electrons in GaAs-based superlattices due to interface roughness scattering2006

    • 著者名/発表者名
      T. Unuma, N. Sekine, and K. Hirakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.89, No. 16

      ページ: 161913-1-3

  • [雑誌論文] Carrier dynamics and dispersive terahertz Bloch gain in semiconductor superlattices(invited)2006

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa and N. Sekine
    • 雑誌名

      Physica E vol.32, Issues 1-2

      ページ: 320-324

  • [雑誌論文] 半導体超格子のブロッホ振動:非古典的振動子のテラヘルツ利得2006

    • 著者名/発表者名
      平川一彦、関根徳彦、島田洋蔵
    • 雑誌名

      応用物理 No.6

  • [学会発表] Dispersive terahertz Bloch gain in semiconductor superlattices2009

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Unuma, and N. Sekine
    • 学会等名
      GDR-E 2008 THz Workshop
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20090925-26
  • [学会発表] Dispersive terahertsz Bloch gain in semiconductor superlattices2009

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Ihara, Y. Sakasegawa, T. Unuma, and N. Sekine
    • 学会等名
      International meeting on frontiers of physics 2009 (IMFP2009)
    • 発表場所
      Awana Genting Highlands, Malaysia(invited)
    • 年月日
      20090112-16
  • [学会発表] The Kondo effect observed up to TK ~ 80 K in self-assembled InAs quantum dots laterally coupled to nanogap electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata and K. Hirakawa
    • 学会等名
      15th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2008)
    • 発表場所
      The University of British Columbia, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20080803-08
  • [学会発表] Negative differential conductivities and terahertz gain in bulk semiconductors and superlattices2008

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Unuma, Y. M. Zhu, N. Sekine
    • 学会等名
      Device Research Conference (DRC 2008)
    • 発表場所
      Santa Barbara, CA, USA(invited)
    • 年月日
      20080623-25
  • [学会発表] Physics and applications of InAs quantum dots coupled to nanogap leads2008

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa
    • 学会等名
      9TH International Workshop on Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies (EXMATEC 2008)
    • 年月日
      20080601-04
  • [学会発表] Electron tunneling through single self-assembled InAs quantum dots coupled to nanogap electrodes2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, M. Jung, C. Buizert, A. Oiwa, K. Hirakawa, T. Machida, S. Tarucha
    • 学会等名
      34th International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS2007)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20071015-18
  • [学会発表] Dispersive terahertz Bloch gain in semiconductor superlattices (invited)2007

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Unuma, and N. Sekine
    • 学会等名
      19th International Conference on Noise and International Conference on Noise and Fluctuations(icnf 2007)
    • 発表場所
      Yoyogi, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20070909-14
  • [学会発表] Femtosecond electron acceleration in bulk GaAs investigated by time-domain THz spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Y. M. Zhu, T. Umuna, K. Shibata, and K. Hirakawa
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2007)
    • 発表場所
      COEX Convention Center, Seoul, Korea
    • 年月日
      20070826-31
  • [学会発表] Negative differential conductivities and terahertz gain in bulk semiconductors and superlattices2007

    • 著者名/発表者名
      K. Hirakawa, T. Unuma, Y.M. Zhu, and N. Sekine
    • 学会等名
      7th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics(TWHM2007)
    • 発表場所
      Kazusa Arc, Kisarazu, Chiba
    • 年月日
      20070821-24
  • [学会発表] Femtosecond very high-field transport in bulk GaAs investigated by time-domain terahertz spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Y. M. Zhu, T. Unuma, K. Shibata, and K.Hirakawa
    • 学会等名
      15th International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors (HCIS 15)
    • 発表場所
      University of Tokyo Hongo campus, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20070723-27
  • [学会発表] Temporal origin of terahertz emission and the initial phase of Bloch oscillations in GaAs/AlAs superlattices2007

    • 著者名/発表者名
      T. Unuma, K. Hirakawa, Y. Ino, and M. Kuwata-Gonokami
    • 学会等名
      15th International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors (HCIS 15)
    • 発表場所
      University of Tokyo Hongo campus, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20070723-27
  • [図書] 発光と受光の物理と応用(光電相互変換第125委員会,量子ナノ構造とテラヘルツ光デバイス,日本学術振興会)2008

    • 著者名/発表者名
      平川一彦
    • 総ページ数
      256-268
    • 出版者
      培風館
  • [図書] テラヘルツ技術総覧(半導体超格子とブロッホ振動,(第8 章テラヘルツの科学、第一節半導体、8.1.4.1))2007

    • 著者名/発表者名
      平川一彦
    • 出版者
      NGT
  • [図書] 非侵襲・可視化技術ハンドブック(半導体極微細構造中の電子の動きを直接観る(第10 章、第4 節))2007

    • 著者名/発表者名
      平川一彦
    • 出版者
      NTS
  • [図書] 高周波半導体材料・デバイスの新展開(テラヘルツ波半導体デバイス,エレクトロニクス材料・技術シリーズ)2006

    • 著者名/発表者名
      平川一彦
    • 総ページ数
      250-266
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [産業財産権] 量子カスケードレーザー2006

    • 発明者名
      関根徳彦、川一彦
    • 権利者名
      独立行政法人情報通信研究機構
    • 産業財産権番号
      2006-181502
    • 出願年月日
      2006-06-30

URL: 

公開日: 2010-06-10   更新日: 2012-09-24  

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