テラヘルツフォトニクス（THP）

グループの概要

当グループは大阪大学大学院工学研究科電気電子情報通信工学専攻の協力講座です。

研究内容としては、ナノ材料などの新規テラヘルツ機能の開拓やテラヘルツフォトニックデバイスの開発、および新規テラヘルツ計測システム技術開発を行っています。中でもテラヘルツ放射顕微鏡（LTEM)は独自技術で世界的に注目されています。

また、テラヘルツバイオセンシングの分野開拓も進めており、常に新しい課題に取り組むとともに、独自に開発したテラヘルツ計測システムを利用して、基礎科学から産業応用まで幅広い研究と独創性にあふれた研究者の育成を行い、これら研究・開発・教育成果による社会的貢献を目指しています。

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研究室HP

主な研究

テラヘルツバイオ分野の開拓

世界最高感度テラヘルツバイオチップ

世界初早期乳癌の非染色テラヘルツイメージング

テラヘルツナノ科学の創成

カーボンナノチューブ内の光励起
エキシトンダイナミクスを解明

ナノチューブによるテラヘルツ制御

超高速半導体時空間分析

光で同時に制御する超格子の歪・電荷振動・フォノンビーム

半導体3次元回路分析

産学連携新産業機器開発

太陽光パネル分析高速イメージング装置

見えないフットボールを可視化・同定

特徴

「レーザーテラヘルツエミッション顕微鏡（LTEM）」、「レーザー走査近接場テラヘルツ分光イメージングシステム」他多数の研究設備を保有しております。これらを共同研究に開放し多くの国内外の機関と共同研究を実施、また、国際会議を定期的に主催しており外国人研究者との交流が盛んです。

主な論文

1) Nanomaterials
Terahertz Excitonics in Carbon Nanotubes: Exciton Autoionization and Multiplication, Nano Letters 20, 3098(2020)
Low-temperature GaAs-based plasmonic photoconductive terahertz detector with Au nano-islands, Photonics Research 8, 1448-1456(2020)
Adsorption energy of oxygen molecules on graphene and two-dimensional tungsten disulfide, Scientific Reports 7, 1774 (2017)
Probing low-density carriers in a single atomic layer using terahertz parallel-plate waveguides, Optics express 24, 3885(2016)
Imaging molecular adsorption and desorption dynamics on graphene using terahertz emission spectroscopy, Scientific Reports 4, 604(2014)
Broadband terahertz polarizers with ideal performance based on aligned carbon nanotube stacks. Nano letters 12 (2), 787-790(2012)

2) Strongly Correlated Electron Systems and other Exotic Materials
Terahertz Electrodynamics in Transition Metal Oxides, Adv. Opt. Mater. 201900958(2019)
Terahertz Emission Functionality of High‐Temperature Superconductors and Similar Complex Systems, Adv. Opt. Mater. 201900892(2019)
Tunable electromagnetically induced transparency from a superconducting terahertz metamaterial, Appl. Phys. Lett. 110, 241105 (2017)
Understanding the nature of ultrafast polarization dynamics of ferroelectric memory in the multiferroic BiFeO3, Advanced Materials 21, 2881(2009)

3) Wide Bandgap Semiconductors/Semiconductors/Solar Cells
Ultrafast Terahertz Nanoseismology of GaInN/GaN Multiple Quantum Wells, Adv. Opt. Mater. 2100258(2021)
Characterisation of through-silicon vias using laser terahertz emission microscopy, Nature Electronics 4, 202 (2021)
Ultrafast Spatiotemporal Photocarrier Dynamics near GaN Surfaces Studied by Terahertz Emission Spectroscopy, Scientific Reports, 10, 14633(2020)
Probing the surface potential of oxidized silicon by assessing terahertz emission, Applied Physics Letters 110, 163502(2017)
Polarization imaging of imperfect m-plane GaN surfaces, APL Photonics 2, 041304(2017)

4) Terahertz Biosensing/Imaging
Terahertz near-field microscopy of ductal carcinoma in situ (DCIS) of the breast, Journal of Physics: Photonics 2, 044008(2020)
A terahertz-microfluidic chip with a few arrays of asymmetric meta-atoms for the ultra-trace sensing of solutions, Photonics 6, 12(2019)
Terahertz microfluidic chips sensitivity-enhanced with a few arrays of meta-atoms, APL Photonics 3, 051603 (2018)

5) Methodology
Intensity-dependent self-induced dual-color laser phase modulation and its effect on terahertz generation, Scientific Reports 11, 498(2021)
High-sensitivity photoconductive detectors with wide dipole electrodes for low frequency THz wave detection, Journal of Applied Physics 125, 151610(2019)
Scanning laser terahertz near-field reflection imaging system, Appl. Phys. Express 12 122005(2018)
Measurable lower limit of thin film conductivity with parallel plate waveguide terahertz time domain spectroscopy, Optics Letters 42, 3056(2017)
Study of photoexcited-carrier dynamics in GaAs photoconductive switches using dynamic terahertz emission microscopy, Photonics Research 4, A9(2016)
Scanning laser THz imaging system, Journal of Physics D: Applied Physics 47, 374007(2014)
Tunable narrowband terahertz generation in lithium niobate crystals using a binary phase mask, Optics letters 38, 953(2013)
Distributed source model for the full-wave electromagnetic simulation of nonlinear terahertz generation, Optics express 20, 18397(2012)
Scanning laser terahertz near-field imaging system, Optics express 20, 12959(2012)
High-sensitive scanning laser magneto-optical imaging system, Review of Scientific Instruments 81, 013701(2010)

メンバー