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グラフェンマイクロパタンに閉じ込められたプラズモンはこれまでは専ら透過スペクトルの測定によって光学的に観測されていた。今年度我々は、透過率に加えて反射率測定によるグラフェンプラズモンの観測に初めて成功した。透過率と反射率の両方を測定することにより、プラズモン生成による光の吸収スペクトルを実験的に得ることも可能となった。更に光の透過の相反性によりこれまではスペクトルの方向依存性を観測することができなかったのであるが、反射および吸収測定が可能になったことによりそれらのスペクトルの方向依存性も観測できるようになった。これによって指向性を持つ光学デバイスの指向特性の実験的観測が初めて可能となった。
これらの実験技術上の成果を基板上に配置したグラフェンのマイクロリボン試料に適用し、以下の結果を得た。作製したグラフェンマイクロリボンのバンド内プラズモン生成によるテラヘルツ光吸収率はグラフェン1層当たり5～10%に達する。一方、グラフェンのバンド間遷移による1層当たり吸収率は波長に依らず2.3%である。このようにバンド内遷移によるプラズモン生成によって2.3%より大きな吸収率が得られることを明らかにした。またグラフェンリボンによる光吸収率は光学的異方性を有し、光を基板の裏側から入射した方がリボン面から入射した場合に比べて2倍程度に大きくなることを明らかにした。これは基板表面での入射光と反射光の位相効果によるものである。更に、これまでシミュレーションによる研究は多数報告されているものの実験例が全く存在していなかった分割リング共振器の透過・反射・吸収スペクトルを初めて報告した。共鳴周波数の偏光方向依存性が観測され、これらはシミュレーション結果と良い一致を示した。
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