Frequency Modulated Terahertz Laser Emitting Devices

调频太赫兹激光发射装置

基本信息

批准号：
21K18872
负责人：
劉小晰
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

テラヘルツ波は周波数0.3から10　THｚ（波長1mmから30μm）の周波数帯の電磁波である。この帯域はマイクロ波と赤外線の中間に位置しており、赤外線のように直線伝搬特性とマイクロ波のように様々な物質を透過できる特性を両立している。3次元イメージングが可能な可視化手段として、医療診断、LSIチップの故障解析、セキュリティ対策、医薬品、食品の品質管理等分野への応用が期待されている。本研究では、グラフェンの高い電子の移動度・長い平均自由行程など優れた電子伝導特性を利用し、グラフェン薄膜・垂直半透明薄膜の二層化によって、テラヘルツ波発振素子の実現を目的としている。透明度の高い垂直磁化膜及びそのグラフェン薄膜との二層化は本研究の実験重点である。本年度では、合成石英基板を用いて、透明度の高い正方晶系フェライト薄膜に着目し、実験を行ったところ、保磁力10ｋOe以上の正方晶系フェライト薄膜の形成が成功した。現在論文投稿中である。更に、瞬間冷却可能な新規熱処理方法を導入し、ラーマン分光により磁性薄膜上にグラフェン薄膜の形成を確認できた。Ｘ線回折法の結果から、これらのグラフェン薄膜は基板面に平行に成長したことを明らかにした。更に、微細領域のフラッシュ熱処理法の導入になり、昇温、降温速度の制御により、フラフェンとアモルファスカーボン間のトランスフォーメーション手法を確立した。これらの手法を用いて、抵抗変化型の高密度集積可能なメモリーへの応用も可能になった。

太赫兹波是频段为 0.3 至 10 THz（波长为 1 mm 至 30 μm）的电磁波。该频段位于微波和红外线之间，既具有像红外线一样的线性传播特性，又像微波一样具有穿过各种物质的能力。作为一种能够进行3D成像的可视化方法，它有望应用于医疗诊断、LSI芯片的故障分析、安全措施以及药品和食品的质量控制等领域。在本研究中，我们的目标是利用石墨烯优异的电子传导特性（例如高电子迁移率和长平均自由程），并通过形成两层石墨烯薄膜和垂直半透明薄膜来实现太赫兹波振荡装置。这项研究的实验重点是高透明垂直磁化薄膜及其与石墨烯薄膜的双层。今年，我们以合成石英基板为中心，进行了以高透明四方晶系铁氧体薄膜为中心的实验，成功形成了矫顽力超过10kOe的四方晶系铁氧体薄膜。目前论文正在提交中。此外，通过引入允许即时冷却的新热处理方法，我们能够使用拉曼光谱确认磁性薄膜上石墨烯薄膜的形成。 X射线衍射结果表明这些石墨烯薄膜平行于基底表面生长。此外，我们引入了针对微观区域的闪速热处理方法，并通过控制升温和降温速率建立了呋喃苯和无定形碳之间的转变方法。利用这些技术，可以将其应用于可高密度集成的可变电阻存储器。