室温動作のテラヘルツ波検出器、カーボンナノチューブ用いて東工大らが開発：センシング技術 画像認識

東京工業大学（東工大）量子ナノエレクトロニクス研究センターの河野行雄准教授らは、米国の大学や国立研究所と共同で、カーボンナノチューブを用いた室温動作のテラヘルツ波検出器を開発したと発表した。医療用の画像診断装置や空港のセキュリティ検査装置、食品用検査装置などへの応用が期待されている。

[EE Times Japan]

　東京工業大学（東工大）量子ナノエレクトロニクス研究センターの河野行雄准教授らは2014年6月、米国のライス大学、サンディア国立研究所と共同で、カーボンナノチューブを用いた室温動作のテラヘルツ波検出器を開発したと発表した。医療用の画像診断装置や空港のセキュリティ検査装置、食品用検査装置などへの応用が期待されている。

　東工大、ライス大学およびサンディア国立研究所の研究チームは、配列されたカーボンナノチューブの薄膜を用いて、室温で動作するテラヘルツ波検出器を開発した。これまでもカーボンナノチューブを使った検出器の研究は行われてきたが、波長が数十〜数百μmのテラヘルツ波を、単体のカーボンナノチューブで検出するためには、アンテナの結合が必要となっていた。

アンテナ不要

　そこで今回は、ライス大学のRobert Hauge研究員とXiaowei He博士が開発した高配向カーボンナノチューブ薄膜を利用して、アンテナが不要な光検出器を考案した。この光検出器は金属ナノチューブのテラヘルツ波を吸収する特性と、半導体ナノチューブ特有の電気的特性を兼ね備えているという。開発した光検出器を用いると、可視光や赤外光、テラヘルツ波と広い周波数帯域を1つのデバイスで検出することが可能となる。

左はカーボンナノチューブ薄膜を利用した室温動作のテラヘルツ波検出器の概念図、右はカーボンナノチューブ薄膜にテラヘルツ波を照射したときの電流-電圧特性 （クリックで拡大） 出典：東京工業大学

　共同研究チームではこれからも、テラヘルツ波の検出能力のさらなる向上、ナノチューブ薄膜などデバイス構造の最適化、一層の集積化などに取り組んでいく予定である。

　テラヘルツ波（周波数が0.1~30THzの電磁波帯）は、紙や布など多くの物質を透過する半面、特定物質に吸収されやすいため、食品や生体検査などへの応用が期待されている。ただ、光に比べてエネルギーが極めて小さく、応用分野を拡大していくには、効率的に吸収/検出できる材料の開発などが急務となっていた。