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グラフェンの非平衡キャリアダイナミクスを利用した新原理テラヘルツレーザの研究

利用石墨烯非平衡载流子动力学的新原理太赫兹激光器研究

基本信息

批准号：
11J07762
负责人：
渡辺隆之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、室温動作可能な集積型の小型コヒーレントテラヘルツ光源の実現を目的とし、グラフェンの非平衡キャリアダイナミクスを利用した新原理テラヘルツレーザを創出するものである。本年度の成果としては、1. 前年度に引き続き、新実験系の構築をおこなった。前年度にテラヘルツ光源として動作が確認できなかったテルル化亜鉛結晶の代替として市販のテラヘルツ時間分解計測モジュールを導入し、これに同期する高強度赤外パルスを用意することで、計画していた実験系の構築を試みた。この系の構築は年度内に完了しなかったが、赤外励起光の光路および遅延装置等を配置することにより、光学励起グラフェンのテラヘルツ利得発生のメカニズムを精査することが可能になる。2. 前年度に設計した、デュアルゲート部に分布帰還型の周期構造を導入したグラフェンFETについて試作および評価をおこなった。その結果、ゲート絶縁膜の剥離が起こりやすく、また、ゲートリークが大きいことがわかり、期待したトランジスタ動作を確認することはできなかった。今後の設計では絶縁膜の材料や膜厚の検討が必要である。3. 既存の近接場赤外励起・テラヘルツプローブ・赤外プローブ時間分解測定系により、光学励起グラフェンにおいて生じる反転分布および負性導電率に起因するテラヘルツ利得の生じる位置のマッピング測定をおこったところ、光学励起グラフェンの表面においてプラズモン・ポラリトンを励起する偏光方向にのみ巨大な利得を観測した。これにより、グラフェン単層による利得限界 : 2.3%を大きく上回る利得を得る可能性を示した。以上の成果2. および3. に、前年度までのプラズモン共鳴に関する成果を組み合わせ、新原理テラヘルツレーザの構造を提案した。交付申請時の研究実施計画で示したレーザ設計論の体系化までは至らなかったものの、将来のテラヘルツ応用の実現に向け、大きく貢献することができた。

In this study, the purpose of this research is to develop a compact integrated light source that can operate at room temperature. The non-balanced キャリアダイナミクスを uses the new principle of したテラヘルツレーザを to create the するものである. This year's results are the same, 1. The previous year's results are the same, and the new system is the new one. The previous year's light source light source confirmed the action of the light source of the previous year. Testing the introduction of the モジュールをし, the same period of the これにするhigh intensity red outside パルスを intention することで, the plan していた実験system のconstruction をtest みた. The construction of the system was completed within the year, and the configuration of the infrared light path extension device, etc. was completed within the year.により, optics inspired by the グラフェンのテラヘルツ利得発生のメカニズムを精探することがpossibleになる. 2. The design of the previous year and the distribution and return type of the periodic structure of the department Import the したグラフェンFET について trial work およびreview価をおこなった. The result of その, the peeling off of ゲート縁縁片が出こりやすく, また, ゲートリークが大きいことがわかり、Look forward to したトランジスタactionをconfirmationすることはできなかった. In future designs, it is necessary to consider the material and thickness of the film. 3. Existing close-contact field infrared external excitation・Torrent probe・Infrared external excitation time decomposition measurement system , Optical excitation of the negative conductivity of the negative conductivity of the raw materialツ利得の生じる Position のマッピング Measurement をおこったところ、Optical excitation グラフェンの surfaceにおいてプラズモン・ポラリトンを利起する polarizing direction にのみ huge な利得を観measurement した. The profit limit of これにより, グラフェン単layer による: 2.3%を大きくlast time the possibility of profit is shown. The above results 2. および3.に、Previous year's までのプラズモン resonance に关するachievement group み合わせ、New principle テラヘルツレーザのstructure をproposal した. Systematization of the research and implementation plan at the time of submission of the application and design theory to the systemものの、来のテラヘルツ応用の実成に contribute することができた to け、大きく.