ナノカーボンを用いたテラヘルツイメージングの高速画像化技術の開発

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平成29年度の研究を通じて、ナノカーボンを用いたテラヘルツ(THz)イメージングの広帯域化・高感度化・高速化を達成した。単一検出器の性能向上について、検出器の材料であるカーボンナノチューブフィルムの膜厚・サイズ・バンドル径といった要素の最適化、及びPN接合を使用した高感度化等を実施し、0.14～39THzでの広帯域なTHz検出を達成した。また、感度の指標である等価雑音電力（NEP）についても、室温において20 pW/√Hzという研究開始当時の室温動作カーボンナノチューブ検出器（NEP = 20 nW/√Hz）の1000倍の高感度化を達成した。さらに、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を5msまで向上することができた。これにより、単一検出器では1秒で200pixelの画像計測を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの画像計測を達成することができた。加えて、撮像デバイスの性能指標の一つである空間解像度についても、THz光の電極金属への侵入を抑制する構造を取り入れることで、空間解像度の劣化を引き起こしていた不要信号を1/70倍まで低減することが可能となり、空間解像度を照射光の回折限界である波長サイズまで向上することができた。得られた研究成果により、応用物理分野の若手賞の１つである「応用物理学会　講演奨励賞」という名誉ある賞の受賞に加え、「ACS Omega誌」等国際学術論文誌への掲載や、「New Diamond誌」における雑誌表紙に選定される等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上の進展があったと評価できる。