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2022 年度 研究成果報告書

自由空間電子走行型光電変換デバイスの創生とテラヘルツ波パルスビームの実現

研究課題

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研究課題/領域番号 20H00253
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

加藤 和利  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (10563827)

研究分担者 永妻 忠夫  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00452417)
硴塚 孝明  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 准教授 (20522345)
金谷 晴一  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (40271077)
前田 辰郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究主幹 (40357984)
高畑 清人  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 准教授 (40780797)
久保木 猛  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (50756236)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード光電変換デバイス / テラヘルツ波 / 真空フォトダイオード / パルスビーム / アレー集積 / フォトミキシング
研究成果の概要

電子を自由空間で走行させる光電変換デバイス構造を形成した。光入力の有無による印加電圧-光電流特性の変化から、電子が空間を走行していることを確認した。アンテナを接続した0.25mm四方の素子を8×17=136個並べたデバイスを作成し、100アレー規模の集積技術の見通しを得た。従来型フォトダイオードを用いて、アレー配列によるテラヘルツ波ビーム化、および波長可変レーザを用いた新たなパルス化技術を確立した。応用システム開発として、テラヘルツ波イメージングスキャナの被写界深度の拡大を行い、スキャン周波数250Hz、移動ステージ速度500mm/秒、被写界深度170mmという世界最高性能を実証した。

自由記述の分野

光エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

光電子を半導体内ではなく自由空間を走行させる新たなデバイスの概念を提示し、それを実現するためのデバイス構造の提案および作製を実現したこと、このデバイスの動作を実証する特性が得られたこと、また波長可変レーザを用いた新たなパテラヘルツルス波生成法の提案と実証を行ったことが学術的意義である。
社会ニーズを調査し、本技術の応用として、テラヘルツ波イメージングスキャナの被写界深度の拡大を行い世界最高性能を実証したことで、テラヘルツ波の応用分野の可能性を一気に広げたことが社会的意義である。

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公開日: 2024-01-30  

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