二次元周期回折構造を有するプラズモニックTHzディテクタの研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04277
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 昭 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70510410)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: プラズモン / テラヘルツ検出

研究成果の概要

InGaAsチャネルHEMTベースのプラズモニックTHzディテクタに関して，金属ナノアンテナを新たに導入した二次元回折格子構造プラズモニックTHzディテクタにおけるプラズモン二次元流体的性質を活用したTHz波検出原理の解明を，シミュレーションおよびデバイス試作・検出測定評価によって行なった．プラズモンの二次元流体的性質によって，従来では成し得なかったチャネル幅方向偏光THz波の検出が可能であることを実証し，ナノアンテナ構造の設計によって検出感度の偏光特性を制御できることを示した．これにより，プラズモン二次元流体的性質を活用したプラズモニックTHzディテクタの素子設計論の創出を果たした．

自由記述の分野

テラヘルツ波デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果によって，これまでほとんど理解が進んでいなかった二次元プラズモンの二次元流体的性質の一端が解明され，THzディテクタ応用への有用性が示された．今後は，二次元プラズモンを用いたTHz発振デバイス・変調デバイス・偏波変換デバイスなどにおける有用性の研究にも広がっていくと期待できる．
加えて，本研究成果によってプラズモニックTHzディテクタの高機能化・高性能化の見通しが得られたため，今後は室温動作・集積化可能で高感度・低雑音・高速応答可能なディテクタの実現につながり，THz無線通信・イメージングの産業化が飛躍的に進むと見込まれる．