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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Nanoscale control of terahertz evanescent waves and its application to study on quantum transport

Research Project

Project/Area Number 26286005
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

河野 行雄  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90334250)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsテラヘルツ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、テラヘルツ電磁波のエバネッセント光をナノスケールで空間制御し、それに基づくイメージング技術を用いた新たなナノ電子物性研究の開拓と実証を行う。テラヘルツ帯の光子エネルギー(meV)は、様々な固体中電子や格子の励起エネルギー、高分子の振動や分子間相互作用に対応する重要な領域である。テラヘルツ計測の物性研究応用は大変興味深いにもかかわらず、テラヘルツ領域では、可視光と比較して波長が2~3桁長いことからサブ波長領域の検出技術が確立されていない。必然的に、テラヘルツ物性研究も発展途上である。本研究では、波長の長さゆえに困難であった、テラヘルツナノ画像計測による物性研究を目指す。
今年度の成果は以下の二点である。
半導体微小センサをスキャンするシステムにより、テラヘルツエバネッセント光を直接的に検知し、画像計測する手法を開発した。従来の他技術のほとんどは、微小光源をスキャンする手法だが、本技術は微小センサをスキャンする「コレクションモード型」である。この特徴を用いることで、半導体デバイスの電極からの電子注入に伴うテラヘルツ発光近接場分布の可視化を達成した。これは、デバイスに電流を流しただけの状況下における純粋な電子伝導状態をプロービングした観測である。以上の結果から、テラヘルツナノイメージングが、固体デバイス中の電子の挙動を非接触で可視化する強力な手段として活用できることを実証した。
テラヘルツナノスケール計測をさらに発展させる上で重要な研究項目の1つが、テラヘルツ電界のさらなる局所集中効果である。この目的のため、高純度シリコンの3次元構造と金属膜とのハイブリッド構造を作製することで、サブ波長空間における高いテラヘルツ電界増強効果を達成した。これにより、通常のFar-field測定では検出できないほどの極微小な試料のテラヘルツ吸収スペクトルを観測することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Frequency Selective, High Transmission Spiral Terahertz Plasmonic Antennas2016

    • Author(s)
      Xiangying Deng, Shunri Oda, and Yukio Kawano
    • Journal Title

      Journal of Modeling and Simulation of Antennas and Propagation

      Volume: 2 Pages: 1-6

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] チップ型近接場テラヘルツ分光イメージャーと量子伝導研究への応用2016

    • Author(s)
      河野 行雄
    • Journal Title

      表面科学

      Volume: 37 Pages: 586-592

    • DOI

      10.1380/jsssj.37.586

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] THz分光測定のコツ2016

    • Author(s)
      河野 行雄、瀧田 佑馬
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 85 Pages: 428-432

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna2016

    • Author(s)
      Iguchi Takashi, Ihara Satoshi, Shunri Oda and Yukio Kawano
    • Journal Title

      Proceedings of 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves

      Volume: N/A Pages: N/A

    • DOI

      10.1109/IRMMW-THz.2016.7758649

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Split-joint bull's eye structure with aperture optimization for multi-frequency terahertz plasmonic antennas2016

    • Author(s)
      X. Deng, S. Oda, and Y. Kawano
    • Journal Title

      Proceedings of 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves

      Volume: N/A Pages: N/A

    • DOI

      10.1109/IRMMW-THz.2016.7758650

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Thickness dependence of Terahertz Plasmonic Antenna2016

    • Author(s)
      Iguchi Takashi, Ihara Satoshi, Shunri Oda and Yukio Kawano
    • Organizer
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
    • Place of Presentation
      Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2016-09-25 – 2016-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Split-joint Bull’s Eye Structure with Aperture Optimization for Multi-frequency Terahertz Plasmonic Antennas2016

    • Author(s)
      X. Deng, S. Oda, and Y. Kawano
    • Organizer
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
    • Place of Presentation
      Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2016-09-25 – 2016-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanism of Carbon Nanotubes Terahertz Detectors Based on Photothermoelectric Effect2016

    • Author(s)
      Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
    • Organizer
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
    • Place of Presentation
      Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2016-09-25 – 2016-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photothermoelectric properties of carbon nanotubes terahertz imagers and inspection applications2016

    • Author(s)
      Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
    • Organizer
      51st Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] チップ型近接場テラヘルツ波イメージングとその応用2016

    • Author(s)
      河野行雄
    • Organizer
      SIMS 研究会 ALC15サテライトチュートリアル 「SIMSと関連技術による化学イメージング」
    • Place of Presentation
      成蹊大学
    • Year and Date
      2016-08-29
    • Invited
  • [Presentation] ナノカーボン材料を利用したテラヘルツ波検出・イメージング:物性研究から産業・医療応用まで2016

    • Author(s)
      河野行雄
    • Organizer
      新学術領域研究ハイブリッド量子科学・若手研究会
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      2016-08-24
    • Invited
  • [Presentation] Demonstration of terahertz sensing and imaging with carbon nanotube devices2016

    • Author(s)
      Daichi Suzuki, Shunri Oda, and Yukio Kawano
    • Organizer
      17th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT16)
    • Place of Presentation
      Wien, Austria
    • Year and Date
      2016-08-07 – 2016-08-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanoscale Terahertz Sensing and Imaging with Graphene and Arrayed Carbon Nanotubes2016

    • Author(s)
      Y. Kawano
    • Organizer
      4th Advanced Electromagnetics Symposium
    • Place of Presentation
      Malaga, Spain
    • Year and Date
      2016-06-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Near-field frequency-selective terahertz imaging utilizing graphene and carbon nanotubes2016

    • Author(s)
      Y. Kawano
    • Organizer
      SPIE DCS
    • Place of Presentation
      Baltimore, United State
    • Year and Date
      2016-04-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ波検出装置およびアレーセンサ2016

    • Inventor(s)
      河野行雄、鈴木大地
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-091298
    • Filing Date
      2016-04-28
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズモニックアンテナ、プラズモニックアンテナの製造方法および検出装置2016

    • Inventor(s)
      河野行雄、シャインデング、井口崇
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-153599
    • Filing Date
      2016-08-04

URL: 

Published: 2018-01-16  

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