2006 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツ電磁波をキャリアとするユビキスチップ間通信回路の研究
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16360161
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
佐野 栄一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (10333650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (30212400)
山本 眞史 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (10322835)
尾辻 泰一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40315172)
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| Keywords | ユビキタス / ワイヤレス通信 / 高周波回路 / 化合物半導体 / テラヘルツ / メタマテリアル / アンテナ |
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| Research Abstract |
本研究は、数100GHzから1THz帯域の搬送波を利用した小型、低電力な送信・受信集積回路を実現することを目的とする。回路の高性能化、高機能化のため、自然には存在しない特異な電磁特性(負屈折率や磁気壁など)を人工的構造により実現するメタマテリアルに注目し研究を進めた。研究成果の概要は以下の通りである。(1)メタマテリアル構造体を動作波長と比較して十分小さくする必要があると予想されている。共振周波数が同一で金属パッチのサイズの異なる磁気壁メタマテリアルを設計試作し、アンテナ反射板としての効果を評価した結果、金属パッチのサイズがアンテナサイズの1/10程度以下でないと効果が現れないことを明らかにした。(2)上記の磁気壁メタマテリアルにおいては、金属パッチ面にキャパシタンスが形成され、その下の基板部分がインダクタンスとして働く。そのためには、基板の厚さは実効波長の1/4以下でなければならない。200μmのInP基板を用いた場合には、110GHz以上で磁気壁メタマテリアルとして動作させることが不可能となる。そこで、金属パッチの反転パターンによりインダクタンスを表面に形成し、実効波長の1/4以上の厚さの基板をキャパシタンスとして動作させる新たな磁気壁メタマテリアルを考案した。プリント基板を用いて試料を作製し、新規構造の動作をGHz帯にて確認した。(3)InP HEMTプロセスを用いて100GHz動作の右手(正屈折率)/左手系(負屈折率)複合メタマテリアルを設計、試作した。評価の結果、W帯においては配線金属の損失が課題となることがわかった。(4)ショットキーダイオードを装荷した非線形伝送線路においてソリトン圧縮が可能であることを示した。上記(3)項とともに、HEMTなどの増幅デバイスを融合させた新たなメタマテリアルの研究に発展させる必要があり、新たな研究計画を策定した。
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