テラヘルツ波ナノ分光MEMSデバイス

太赫兹波纳米光谱MEMS器件

基本信息

批准号：
18656024
负责人：
小野崇人
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、テラヘルツ波を発生検出するデバイスをMEMS技術で作製し、ナノメートルの分解能をもつ顕微鏡に応用する。テラヘルツの発生と検出を半導体技術で小型、集積化することで、余計な光学系が不要で、自由度が高い計測システムが実現できる。熱型センサの最小検出能は、検出する輻射光の揺らぎによるショットノイズ、センサから恒温浴への熱伝導に起因する熱揺らぎ、センサ自身の熱機械ノイズなどによって制限され、原理的に理論的な限界が存在する。このため、高感度な熱型の輻射センサは液体窒素や液体ヘリウムで冷却して利用する。一方、熱量の変化を機械的なそりとして変化として検出するバイメタル式センサが知られている。しかし、この場合も同様に周囲の熱による熱機械ノイズが最小検出感度を制限する。そこで、本研究では、レーザー光を利用した光熱力を利用し、応答を増幅して高感度化を図った。テラヘルツ波の発生と検出のため、スパッタZn0を用いた光導電性アンテナを開発した。Siの上にアンテナ構造を作製するため、Siと相性のいい、Zn0をスパッタにより作製した光導電性アンテ光伝導層として利用した。このZn0膜上に金属のパターンを形成し、光導電性アンテナを形成した。作製したアンテナを評価した結果、Zn0膜がTHz波の検出および発生に使えることを示した。また、THzの近接場を形成するため、THzアンテナ上に金属で覆われたシリコンの探針を形成し、微小な開口を設けた。この近接場プローブにて信号が検出できることを確認した。

在这项研究中，使用MEMS技术制造并检测到Terahertz波的设备并应用于具有纳米分辨率的显微镜。通过使用半导体技术对Terahertz的产生和检测进行小型化和整合，不需要不必要的光学系统，并且可以实现高度的自由度。热传感器的最小检测能力受到检测到的辐射波动引起的射击噪声的限制，由传感器到恒温浴的热传导引起的热波动，传感器本身的热机械噪声以及类似的热机械噪声，并且原则上有一个理论极限。因此，通过用液氮或液体氦气冷却高度敏感的热辐射传感器。另一方面，已知双金属传感器将热量变化视为机械翘曲。但是，在这种情况下，环境热引起的热机械噪声也限制了最小检测灵敏度。因此，在这项研究中，我们使用激光光使用光热功率来扩大响应以提高灵敏度。已经开发了使用溅射Zn0的光电自然天线，用于生成和检测Terahertz波。为了在与Si兼容的Si上构建天线结构，用作通过溅射产生的光导态凝固性光导电层。在ZN0膜上形成了金属图案，形成了光电自然天线。制造天线的实验评估表明，ZN0膜可用于检测和产生THZ波。另外，为了形成近THZ的近场，在THZ天线上形成了金属覆盖的硅探针，并提供了一个小的开口。已确认可以通过该近场探针检测到信号。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication and evaluation of thermal radiation detector with dipole antenna

偶极子天线热辐射探测器的制作与评估

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
PROCEEDINGS OF THE SENSOR SYMPOSIUM 23
影响因子：
0
作者：
Salvatore FEDRICO;Alfio GRILLO;Walter HERZOG;Gaetano GIAQUINTA;Shoji IMATANI;Takahito Ono;Kentaro Iwami;C.-H.Tsai;K.Iwami;Y G Jiang;H.-G.Xu;Yongfang Li
通讯作者：
Yongfang Li

High aspect ratio spiral microcoils fabricated by a silicon lost molding technique

DOI：
10.1088/0960-1317/16/5/025
发表时间：
2006-05
期刊：
Journal of Micromechanics and Microengineering
影响因子：
2.3
作者：
Y. Jiang;T. Ono;M. Esashi
通讯作者：
Y. Jiang;T. Ono;M. Esashi

Mass Detection Using Capacitive Resonant Silicon Sensor

使用电容式谐振硅传感器进行质量检测

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proc. of IEEE Sensors 2006 5
影响因子：
0
作者：
T.Funaki;S.Matsuzaki;T.Kimoto;T.Hikihara;S.-J.Kim et al.
通讯作者：
S.-J.Kim et al.

Optical Amplification of the Resonance of a Bimetal Silicon Cantilever

双金属硅悬臂梁谐振的光学放大

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Applied Physics Letters 90
影响因子：
0
作者：
Salvatore FEDRICO;Alfio GRILLO;Walter HERZOG;Gaetano GIAQUINTA;Shoji IMATANI;Takahito Ono
通讯作者：
Takahito Ono

Sputter Deposited Zinc Oxide Photoconductive Antenna on Silicon for Sub-Terahertz Time Domain Spectroscopy

用于亚太赫兹时域光谱的硅上溅射沉积氧化锌光电导天线

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
電気学会E部門誌 127
影响因子：
0
作者：
Salvatore FEDRICO;Alfio GRILLO;Walter HERZOG;Gaetano GIAQUINTA;Shoji IMATANI;Takahito Ono;Kentaro Iwami
通讯作者：
Kentaro Iwami