［R-621］ 放射光を用いた表面分析技術の紹介
SPring-8
の最近の話題から
兵庫県の播磨科学公園都市には，世界最高性能の放射 光を生み出すことができる大型放射光施設 SPring-8 （Super Photon ring-8 GeV）や X 線自由電子レーザーを発 生させる SACLA（SPring-8 Angstrom Compact Free Elec-tron Laser）という国内外の産学官の研究者らに開かれ た共同利用施設があり，ナノテクノロジー，バイオテク ノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。以 下では，最近の話題1)からいくつか紹介する。 ナノメートルスケールの深さ方向分解能で，組成や元 素の化学結合状態を検出するのにきわめて有効な測定手 段の一つに X 線光電子分光法がある。この装置に，高 空間分解能の付与，電圧印加機構を組み合わせることに よる動作中の化学結合状態の変化の検出，さらには試料 測定室に差動排気機構をもうけて，大気圧に近い状態で の測定を可能にするなどにより，その応用先も格段に広 がっている。最近では，Takagi ら2) が，大型放射光施設 SPring-8で硬 X 線を用いた準大気圧光電子分光装置を 改良し，世界に先駆けて完全大気圧下での光電子分光測 定に成功しており，燃料電池，バッテリー，また生体試 料など固体/液体界面などへの応用が期待される。
SACLAを用いたものでは，Mitrofanov ら3) が，Ge-Sb-Te薄膜で，原子がピコ秒スケールで瞬間移動する様子 の観測に成功している。また，Yamashita ら4)が，常温 においてセレノメチオニンを導入した ACG と Stem と いう二種類のタンパク質の μm サイズの結晶から構造を 決定に成功している。原子や分子の瞬間的な動きを観察 できる SACLA を利用することで，新しい材料の創出や 難病の原因解明と薬の創出などが期待される。
文
献
1) http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/ 2) Y. Takagi et al. : Appl. Phys. Express 10, 076603 (2017). 3) K.V. Mitrofanov et al. : Sci. Rep. 6, 20633 (2016). 4) K. Yamashita et al. : IUCrJ 4, 639 (2017).（東京都市大学 野平博司）
［R-622］ 表面プラズモンポラリトンを利用し
たテラヘルツ帯オンチップ伝送線路
技術の展開
表面プラズモンポラリトン（SPP）は金属-誘電体界 面に局在する金属自由電子の集団的な遥動であり，伝搬 型 SPP は光と同様に電磁的なエネルギーを運搬し，か つ光の回折限界以下の微細な導波構造を伝搬することが できる特徴を持つ。このため，伝搬型 SPP の波を情報 伝達の担い手にした光集積回路や光・電子集積回路など の小型・高速の次世代情報処理素子が実現できると考え られており，表面プラズモンとその応用に関する研究分 野が急速に発展している。この研究は，光と電波の中間 周波数帯にあたるテラヘルツ波（100 GHz∼10 THz）に おいても浸透しつつあり，近年，Si CMOS 集積回路プ ロセスを用いた，周期的な溝（groove）構造を持つオン チップ SPP 伝送線路が報告されている1) 。 高周波信号が導体を流れる際，電流が表面に集中する 表皮効果に加え，誘電損失が周波数に比例して顕在化す る。集積回路製造プロセスにおける最上位，最下位層メ タルを信号線，グランド面として利用する従来のオンチ ップ伝送線路（マイクロストリップ，コプレーナ線路） において，シリコン絶縁膜の誘電損失が伝搬損失の増大 の一つの原因となる。報告の伝送線路は表面を伝搬する SPPを利用することでこの損失を抑制し，線路構造の SPP分散関係を検証，テラヘルツ帯で広帯域・低損失の SPP伝送線路を提案している1) 。また隣接した 2 線路に おけるクロストークも抑えられることも実証した。同構 造を利用した SPP―コプレーナ線路変換器や2)，共振器 なども開発が進んでいる3) 。 テラヘルツ波は次世代の高速無線通信技術として応用 が期待され，化合物半導体やシリコン CMOS 集積回路 を用いた送受信回路の開発が活発化している。この回路 における新しい伝送線路技術としても利用できることか ら，今後の展開が期待される。文
献
1) Y. Liang, H. Yu, H. C-. Zhang, C. Yang and T.J. Cui : Sci. Rep. 5, 14853 (2015).
2) Y. Liang, H. Yu, H. C-. Zhang and T. J-. Cui : Proc in IEEE Asia Pacific Microwave Conf. (2015) p. 1. 3) Y. Liang, H. Yu, G. Feng, A.A.A. Apriyana, X. Fu and
T.J. Cui : IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 65, 2762 (2017).
（情報通信研究機構 原 紳介）
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