平成２１年度　実績報告書

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教育研究プラットフォームIDER研究成果/IDERユニット様式4グローバルCOEプログラム-次世代電子デバイス教育研究開発拠点-平成21年度IDERユニット研究成果報告書1.IDERユニット名称等ふりがなかわやまいわお役職ユニットリーダーの氏名・役職川山 巌助教所属(部局・専攻・講座)レーザーエネルギー学研究センター・レーザーテラヘルツ部門・斗内研究室連絡先TEL06-0879-7983e-mailkawayama@ile.osaka-u.ac.jpユニット名称(日本語名および英語名の両者を記入)(日本語)テラヘルツデバイス・システム開発ユニット(英語)The unit for the development of terahertzdevicesand systems2.研究開発の概要および平成21年度の研究進捗状況と成果提案した研究開発課題の背景、目的、および年度当初の計画について記入してください。また、提案した研究内容に関する進捗状況、成果について自由に記述してください。21年に設定した研究課題(申請書より抜粋)および進捗状況は以下の通りである。○テラヘルツ動作超伝導光デバイスの開発高温超伝導を用いたHTS-SFQ回路は原理的には数テラヘルツ以上の周波数で動作することが可能であり、次世代電子デバイスとしての期待は大きい。本研究の目的は、1.高品質なジョセフソン接合およびナノブリッジを再現性良く形成するプロセス技術の確立、2.その光応答をテラヘルツ技術を駆使して計測、3.光生成磁束のダイナミクスの解明、である。今年度は名古屋大学と共同で、作製プロセスの改良に取り組み、良好な再現性で100nm程度の線幅のナノブリッジの作製が可能になった。また、作製した接合はジョセフソン弱結合モデルに近い電流―電圧特性を持っている(図1)。現在このような技術を有している研究機関は他になく、今後デバイス応用に向けて特性を検証していく。○超伝導検出器を用いたテラヘルツイメージングシステムの構築前年度にジョセフソン検出器によるテラヘルツパルス検出実験を行い、テラヘルツパルス照射による明瞭な電圧シフトを観測することに成功した。今年度は、ジョセフソン検出器における検出感度の偏光方向依存性(図2)や応答感度などの性能評価を行った。その結果、ジョセフソン接合の電圧シフト量は、テラヘルツ波電界に比例しており、電磁波のフォトンエネルギーや素子の温度変化によるものではないことを明らかにした。これは、新たな電界検出型超伝導テラヘルツ波検出器として、高速・高感度計測に繋がる可能性がある。○1.5µm波長のレーザーで励起可能なテラヘルツ光源および検出器の開発前年度は、主にDAST結晶を用いた非線形光学効果を利用したテラヘルツ光源開発を行い、後述するように我々のグループでは広帯域テラヘルツ分光用光源として実績を上げている。今年度は低温成長GaAsに変わる光伝導スイッチの材料として1.56 µmファイバーレーザーでTHz励起可能な半絶縁性Fe-doped InP及びInGaAsの特性を調べた。その結果、良好なテラヘルツ放射特性を示し、かつイメージング計測の結果から、光スイッチのギャップ間ではなく、電極と基板の境界から高強度のテラヘルツ波が放射していることが分かった。○カーボンナノチューブのテラヘルツ波物性研究高度に配向させた単層カーボンナノチューブ(SWNT)やSrTiO3薄膜などの機能性材料にたいして、DAST結晶を用いたテラヘルツ波光源による広帯域テラヘルツ波分光を行った。その結果、CNTのテラヘルツ波吸収の偏光角依存性(図3)、SrTiO3薄膜の歪み効果によるフォノンモードシフト(図4)など、興味深い特性を検出することが出来た。○イメージングシステムの要素技術開発と製品化検討ガルバノスキャナーを用いたLTEM用高速スキャンシステムやInPおよびDASTを用いたテラヘルツ波イメージングプレート開発を行い、スキャン速度の向上やイメージングプレート技術の開発を進めた。70

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