グラフェンのテラヘルツ物性開拓とデバイス応用展開

石墨烯太赫兹物理特性研究及器件应用开发

基本信息

批准号：
22684014
负责人：
河野行雄
金额：
$ 16.39万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22684014/
关键词：
テラヘルツ電磁波グラフェン

项目摘要

本研究は、特異な電子状態・物性から近年急速に注目が高まっているグラフェン(グラファイトの単原子層)のテラヘルツ(THz,10^<12>Hz)電磁波応答の研究とTHzデバイスへの応用を目的とする。本研究の背景には以下の2点がある。(1)THzテクノロジーが、電波天文学・固体物理学・生体分子分光学などの基礎学術分野からセキュリティ・情報通信・医療などの実用分野に至る幅広い分野での応用が期待されているものの、この周波数帯域は光と電波の間に挟まれており、他帯域に比べ発展が立ち後れている。(2)グラフェンは線形なエネルギー対運動量の分散関係を示すことから、キャリアが質量ゼロのディラックフェルミオンと見なすことができる。そのため通常の電子系とは異なる特異な物性を発現することから、新しい電子・光デバイスへの応用が期待されている。本研究では、THz領域におけるディラックフェルミオンの振る舞いを探求し、グラフェンの新しいTHz素子を創出する。今年度は、THz電磁波照射下でのグラフェンの電気伝導を調べた。実験結果から、1.6THz～33THzの相当な広帯域におけるTHz応答を観測した。これは、通常の半導体とは著しく異なるランダウ準位形成下での、ディラックフェルミオンのTHz共鳴吸収(ランダウ準位間遷移)による光伝導現象に基づく。今回の実験は、遠赤外～中赤外の広帯域で周波数を選択しながら検出可能であること(チューナブル検出)を実証している。この優れた特性は従来の光伝導型半導体検出器では得られなかった、グラフェン特有のものである。

这项研究旨在研究石墨烯（石墨的单原子层）的Terahertz（Thz，10^<12> Hz）电磁反应，由于其独特的电子状态和物理性能，该材料在近年来一直引起人们的注意，并将其应用于THZ设备。这项研究的背景是以下两个点。（1）尽管预计THZ技术将在广泛的领域中应用，从基本的学术领域，例如射电天文学，固态物理和生物分子光谱谱系到安全，信息和通信以及医学等实用领域，但该频带夹在光线和广播之间，以及与其他乐队之间的发展。（2）由于石墨烯表现出线性能量弹药的关系，因此可以将其视为带有零质量的载体的Dirac fermion。因此，它具有与普通电子系统不同的独特物理特性，并有望应用于新的电子和光学设备。这项研究探讨了THZ区域中Dirac Fermions的行为，并创建了石墨烯的新元素。今年，我们研究了在THZ电磁波辐照下石墨烯的电导率。从实验结果中，观察到在相当宽的1.6 THZ至33 THz的宽带中的THZ响应。这是基于由Dirac Fermions在Landau水平形成下与普通半导体明显不同的Dirac Fermions的Thz共振吸收（在Landau水平之间的过渡）引起的光电传入现象。该实验表明，检测可以在较广泛的远红外至中红外频率（可调检测）中进行。这种出色的特性是石墨烯独有的，而传统的光电导体探测器并未实现。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ナノデバイス工学分野におけるテラヘルツイメージングの研究

太赫兹成像在纳米器件工程领域的研究

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
J. Shimoda;T. Inoue;Y. Ohira;R. Yamazaki;A. Bamba;J. Vink;河野行雄
通讯作者：
河野行雄

半導体・ナノカーボンデバイスを用いた高感度・高分解能テラヘルツイメージング

使用半导体/纳米碳器件的高灵敏度、高分辨率太赫兹成像

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
R. Shimano;T. Ogawa;and S. Watanabe;浅岡正幸;Takao Yamazaki;河野行雄
通讯作者：
河野行雄

高機能テラヘルツ電磁波計測の開拓とメゾ・ナノ系量子伝導研究への応用

高性能太赫兹电磁波测量的发展及其在介纳米量子传导研究中的应用

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
河野行雄
通讯作者：
河野行雄

Terahertz-wave sensing and imaging based on nanostructured electronic devices

基于纳米结构电子器件的太赫兹波传感与成像

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡邉紳一;島野亮;河野行雄
通讯作者：
河野行雄

A Wide-Band Frequency-Tunable Terahertz Detector Using a Graphene Device

使用石墨烯器件的宽带频率可调谐太赫兹探测器

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzuki;T. K.;竹内規彦;河野行雄
通讯作者：
河野行雄

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河野行雄其他文献

Semiconductor and Graphene Devices for Nanoscale Terahertz Imaging and Spectroscopy

用于纳米级太赫兹成像和光谱学的半导体和石墨烯器件

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Elarabi;Y. Yoshioka;M. Tsujimoto;Y. Nakagawa;and I. Kakeya;河野行雄;Itsuhiro Kakeya and Huabing Wang;Yukio Kawano
通讯作者：
Yukio Kawano