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赤外光素子 NEW 新技術説明会

国内特許コード P190016142
整理番号 (S2016-0959-N0)
掲載日 2019年6月24日
出願番号 特願2018-529884
出願日 平成29年7月24日(2017.7.24)
国際出願番号 JP2017026743
国際公開番号 WO2018021259
国際出願日 平成29年7月24日(2017.7.24)
国際公開日 平成30年2月1日(2018.2.1)
優先権データ
  • 特願2016-144974 (2016.7.23) JP
発明者
  • 石谷 善博
出願人
  • 国立大学法人千葉大学
発明の名称 赤外光素子 NEW 新技術説明会
発明の概要 赤外からTHz領域で室温において動作するコンパクトな発光又は検出を行う赤外光素子を提供する。そのため、本発明の一観点に係る赤外光素子は、半導体又は絶縁体の基板に、ストライプ状、格子状又は円環状の導電体が形成され、その間隔が縦光学(LO)フォノンエネルギーに共鳴する赤外光の1/2波長以下であって、当該モードに共鳴する赤外光を発光する又は検出するものである。また、本発明の他の一観点に係る赤外光素子は、半導体又は絶縁体の基板に、ストライプ状、格子状又は円環状の導電体が形成され、その間隔がLOフォノン-プラズモンの結合(LOPC)モードエネルギーに共鳴する赤外光の1/2波長以下であって、当該モードに共鳴する赤外光を発光する又は検出するものである。
従来技術、競合技術の概要

既存のTHz領域のレーザには、量子カスケードレーザ(QCL)、共鳴トンネルダイオード(RTD)によるレーザがある。QCLでは一般に発振周波数の減少に伴って動作温度の低温化が必要であり、例えば1.8THzでは最高温度163Kでの動作が報告されている(例えば下記非特許文献1参照)。

また、温度増加対策については、量子準位に共鳴させた差周波発生により室温で発振がなされた報告がある(下記非特許文献2参照)。

また、下記非特許文献3には、RTDにおいて、基本波による室温でのレーザ発振の周波数では1.46THzの報告がある。

産業上の利用分野

本発明は、赤外光素子に関する。より具体的には、たんぱく質等有機分子の分光測定、無線LAN、医療等に利用される波長10μm以上の赤外線及びTHz振動数領域の電磁波を輻射する又は検出する赤外光素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体又は絶縁体の基板に、ストライプ状、格子状又は円環状の導電体が形成され、その間隔が縦光学(LO)フォノンエネルギーに共鳴する赤外光の1/2波長以下であって、当該モードに共鳴する赤外光を発光する又は検出する赤外光素子。

【請求項2】
半導体又は絶縁体の基板に、ストライプ状、格子状又は円環状の導電体が形成され、その間隔がLOフォノン-プラズモンの結合(LOPC)モードエネルギーに共鳴する赤外光の1/2波長以下であって、当該モードに共鳴する赤外光を発光する又は検出する赤外光素子。

【請求項3】
前記基板は、2種以上の元素組成の多層構造から成り、フォノンを閉じ込める機能を有する請求項1又は2に記載の赤外光素子。

【請求項4】
前記基板がn型又はp型の半導体であり、2種以上のLOフォノンモード又はLOPCモードを有し、前記LOフォノン又はLOPCモードエネルギーが伝導帯若しくは価電子内、または伝導帯若しくは価電子帯間の遷移エネルギー領域に含まれる請求項1又は2に記載の赤外光素子。

【請求項5】
前記基板がp型半導体である場合、p型不純物以外にこれより深い準位を形成するアクセプタ性の準位を有する半導体であり、
前記基板がn型半導体である場合は、n型不純物以外にこれより深い準位を形成するドナー性の不純物を有する半導体であり、
禁制帯幅より小さいエネルギーをもつレーザを導入することによって、光吸収スペクトルを変調して動作する請求項4に記載の赤外光素子。

【請求項6】
価電子帯-伝導帯のバンド間励起を行うレーザを導入して、光吸収スペクトルを変調できる請求項4記載の赤外光素子。

【請求項7】
1ps以下の時間幅をもつパルス光を入力することにより量子もつれ現象を伴った単一赤外光子を輻射する請求項4記載の赤外光素子。

【請求項8】
金属の代わりに導電率が高い半導体その他の材料を用いて、導電率が低い半導体との界面に生じる分極電荷により生じる電場を遮蔽できる構造をもつ請求項1又は2記載の赤外光素子

【請求項9】
半導体との接合がオーミック接続となる金属とショットキー接続となる金属が対となって形成されている請求項1又は2に記載の赤外光素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5F849AA05
  • 5F849AB01
  • 5F849AB02
  • 5F849AB07
  • 5F849AB16
  • 5F849BA09
  • 5F849BA12
  • 5F849BA25
  • 5F849FA12
  • 5F849LA01
  • 5F849LA04
画像

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JP2018529884thum.jpg
出願権利状態 公開
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