2019 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導薄膜を用いたテラヘルツ光センサーアレイの開発
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17H02809
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
有吉 誠一郎 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (20391849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 三郎 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10271602)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ/赤外材料・素子 / 超伝導材料・素子 / 超精密計測 / 高分子構造・物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高分子材料などのソフトマテリアルの基礎物性研究分野に新たな分析手法を提案し確立すべく、高感度・広帯域・大規模アレイ性能を兼ね備えたテラヘルツ光検出器を創製することにある。具体的には、従来の金属系超伝導体に比べて約１桁高い転移温度をもつ銅酸化物系高温超伝導体（YBCO）を導入することで、新たな力学インダクタンス検出器（MKID）アレイを開発し、同時読出し回路を構築して冷却から計測制御に至る全自動化を目指した。
最終年度にあたる３年目は、２次元アレイの本作製と性能評価とともに、新たな応用開拓を行った。
まず作製に関しては、アレイとしての均一性向上を目的として、従来のマスクアライナーを用いた手動露光ではなく自動露光装置を新規導入した。その結果、共振器線幅の設計値（10 um）に対して実測値との差を 0.2 um にまで描画精度を向上させ、より高精細かつ均一性の高いアレイ作製技術を確立した。
次に、性能評価に関しては、前年度に導入した小型ヘリウム４冷凍機（最低到達温度 3 K）と計測制御ソフトウェア（LabVIEW）、およびネットワークアナライザを組み合わせることで、25画素アレイのマイクロ波共振特性を簡便かつ短時間で計測できるシステムを構築した。
さらに、MKIDアレイの今後の応用展開を視野に入れ、広帯域のテラヘルツ帯フーリエ変換分光器（FARIS-S）を用いて様々な機能性高分子材料の分光研究を推進した。例えば、シアノアクリレート系接着剤やセルロースナノファイバー配合ポリプロピレン、ポリ乳酸には物質固有の吸収スペクトル（指紋スペクトル）が多数存在することが判り、この指紋を用いた新たな劣化分析手法を提案・実証した。
今後の大規模アレイ化により、イメージング性能の向上や新たな応用展開が期待される。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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