東北大学
学際科学フロンティア研究所

光波と電波の中間にある未開拓のテラヘルツ（THz）周波数領域は、超スマート社会実現に有望な新たな周波数資源として広く世の中の注目を集めており、発展し続けている。THz波は周波数として0.1～10 THzの電磁波（波長では30～3000 μm）であり、電波の透過性と光波の直進性を同時に有し、非破壊検査（インフラ欠陥探傷、被覆電線素線）、医療（糖尿病診察など）、超高速無線通信（Beyond ５G）などの場面で応用が期待されている。一方、MoS2やグラフェンをはじめとする層状物質は、機械剥離と積層化によるデバイス作製が可能で、超高速・超高効率・超低消費電力などの大きな利点がある。これら二次元材料の導入により、従来のSiや化合物による固体電子素子や非線形光学材料を凌駕し、より小型・高出力・高効率・高感度のテラヘルツ光源・検出器の創出が期待できる。

私の研究は、二次元物質のヘテロ積層構造に発現する複合量子効果を動作原理として導入した新原理デバイスを創出し、THz光源・検出器としての実現性を実証することを目的とする。積層二次元材料による電界効果トランジスタを開発し、高出力なテラヘルツ光源と高感度なテラヘルツ検出器の実現に挑む。Gunnダイオードをはじめとするいわゆるキャリア運動量空間内遷移による負性導電型発振デバイスとは異なり、キャリアの実空間遷移を動作原理とする新原理デバイスの創出に挑戦する。