2013 Fiscal Year Annual Research Report
表面プラズモンを用いたナノスケール光・電子融合素子要素技術の研究
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22360142
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
福田 光男 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50378262)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内海 淳志 舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30402663)
石井 佑弥 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30633440)
石山 武 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40314653)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / 近接場光 / 光・電子融合素子 / 光デバイス |
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| Research Abstract |
平成25年度は本助成事業の最終年度となるため、平成22から24年度に研究・開発した表面プラズモン検出器および表面プラズモン導波路デバイスの完成度向上とそれらを電子デバイスと有機的に結び付けた光・電子融合素子の開発を行なった。
（１）表面プラズモン検出器がモノリシック集積されたMOSFETの開発：ナノスリット付きの金薄膜からなるAu/Siショットキー型の光検出器（表面プラズモン検出器）をMOSFETのゲート電極へ集積した構造のデバイスを開発した。本デバイスの設計にはCADおよびFDTD法（時間領域差分法）を用いた。作製したデバイスのスリット部へ、シリコンに吸収されない1550nｍ帯の光を入射し、金薄膜中の自由電子を励起してAu/Siショットキー障壁を越えさせることにより、電流（電圧）を発生させ、MOSFETを動作させることに世界で初めて成功した。さらに、表面プラズモンによりゲート電極に発生した電流を14000倍に増幅できること、交流動作も可能であることを明らかにした。
（２）表面プラズモンデバイスの完成度向上：伝播光から表面プラズモンへ変換するための金属ナノスリット構造の最適化を図り、変換効率が最大になる金属膜厚、スリット幅およびピッチを求めた。さらに、表面プラズモンの伝播状態を解析し、それに基づいて、半導体上へ金属薄膜を直接作製するだけの構造のきわめて単純化された低損失表面プラズモン導波路を開発した。これらは項目（１）の光・電子融合素子の開発へ適用されている。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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