• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Annual Research Report

Monolithic Integrated Terahertz Transceiver using Resonant Tunneling Diodes

Research Project

Project/Area Number 16K14246
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

鈴木 左文  東京工業大学, 工学院, 准教授 (40550471)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywordsテラヘルツ / 増幅器
Outline of Annual Research Achievements

本研究で提案する共鳴トンネルダイオード(RTD)を用いたテラヘルツ(THz)送受信モノリシック集積回路に関して、中核となるRTDの負性抵抗特性を利用した双方向増幅器の設計と実験的な基礎原理検証を行った。増幅器。回路設計には電磁界シミュレーションを用い、マイクロストリップラインの長さと幅および低損失誘電体であるシクロオレフィンコポリマー(COC)の厚さを変化させ90°ハイブリッド回路を設計し、4ポートパラメータを算出した後に、別途、RTDパラメータを組み合わせて設計した。RTDのパラメータは、デバイス作製により電流特性を明らかにし、また、発振器を作製して発振周波数を測定することでキャパシタンスを抽出した。以上の計算により、300GHz帯では0.7平方μm のRTDメサを集積することで5dB、1THz帯では0.4平方μm のRTDメサを集積することで2.5dBの増幅度を有することが分かり、テラヘルツ増幅が可能なことを示した。また、どちらの周波数帯でも100GHz程度の帯域を有していることも明らかになった。増幅器回路の設計と共に、一緒に集積するパッチアンテナの設計も行い、約5dBiの指向性が上方に得られることがわかった。これらより、理論的に増幅・放射特性は明らかになったが、増幅を得るには直流だけではなく高周波のTHz帯でも負性抵抗特性を有することが必要であるため、THzベクトルネットワークアナライザとオンウエハプローブを用いて高周波の負性抵抗特性を測定した。このRTDのTHz帯パラメータ直接測定は世界で初めての試みである。様々なデバイスパターンを用いて寄生素子の影響を取り除き特性を抽出したところ、1THz帯まで負性抵抗特性を有していることが明らかとなり、これにより、RTDによる増幅器実現の原理的な検証ができた。

  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Phase locking and frequency tuning of resonant-tunneling-diode terahertz oscillators2018

    • Author(s)
      Kota Ogino, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: E101C Pages: 183-185

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.183

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Frequency-tunable resonant-tunneling-diode terahertz oscillators applied to absorbance measurement2017

    • Author(s)
      Kitagawa Seiichirou、Mizuno Maya、Saito Shingo、Ogino Kota、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 058002~058002

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.058002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz Wireless Data Transmission With Frequency and Polarization Division Multiplexing Using Resonant-Tunneling-Diode Oscillators2017

    • Author(s)
      Oshima Naoto、Hashimoto Kazuhide、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology

      Volume: 7 Pages: 593~598

    • DOI

      10.1109/TTHZ.2017.2720470

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz-wave differential detection based on simultaneous dual-wavelength up-conversion2017

    • Author(s)
      Takida Yuma、Nawata Kouji、Suzuki Safumi、Asada Masahiro、Minamide Hiroaki
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 7 Pages: 035020~035020

    • DOI

      10.1063/1.4979405

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spectral Narrowing of a Varactor-Integrated Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator by Phase-Locked Loop2017

    • Author(s)
      Ogino Kota、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
    • Journal Title

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      Volume: 38 Pages: 1477~1486

    • DOI

      10.1007/s10762-017-0439-1

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 共鳴トンネルダイオードによるテラヘルツ発振器2018

    • Author(s)
      浅田雅洋,鈴木左文
    • Organizer
      レーザー学会シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 電子デバイスを用いたテラヘルツ応用2018

    • Author(s)
      鈴木左文,浅田雅洋
    • Organizer
      電気学会電子デバイス研究会
    • Invited
  • [Presentation] 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器を用いた振幅変調連続波方式測距システム2018

    • Author(s)
      胡 霽雨, 若杉良貴, 鈴木左文, 浅田雅洋
    • Organizer
      第65回春期応用物理学会学術講演会
  • [Presentation] Terahertz oscillators and receivers using electron devices for applications2017

    • Author(s)
      Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Resonant-tunneling-diode THz oscillators and application to wireless communications2017

    • Author(s)
      Masahiro Asada, Safumi Suzuki
    • Organizer
      Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of THz Devices & Technologies
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] THz oscillators using resonant tunnelling diodes and their functions for various applications2017

    • Author(s)
      Masahiro Asada, Safumi Suzuki
    • Organizer
      Workshop in European Microwave Week
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tuning and phase locking of resonant-tunneling-diode THz oscillators2017

    • Author(s)
      Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Microwave/Terahertz Science and Applications & 8th International Symposium on Terahertz Nanoscience
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Resonant-tunneling-diode oscillators for terahertz communications2017

    • Author(s)
      Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      Shenzhen International Conferences on Advanced Science and Technology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phase locking of resonant-tunneling-diode terahertz oscillator using bias-dependent oscillation frequency2017

    • Author(s)
      Kota Ogino, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      The 24th Congress of the International Commission for Optics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1.98 THz resonant-tunneling-diode oscillator with reduced conduction loss by thick antenna electrode2017

    • Author(s)
      Ryunosuke Izumi, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase locking of resonant-tunneling-diode terahertz oscillators2017

    • Author(s)
      Kota Ogino, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
    • Organizer
      International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラジアルラインスロットアンテナ集積共鳴トンネルダイオード テラヘルツ発振器による円偏波通信2017

    • Author(s)
      堀川 大輔,大島 直人,鈴木 左文,浅田 雅洋
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [Presentation] 円偏波放射が可能なラジアルラインスロットアンテナ集積共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器2017

    • Author(s)
      鈴木左文,堀川大輔,陳 雲超,小池拓哉,浅田雅洋
    • Organizer
      電子情報通信学会電子デバイス研究会

URL: 

Published: 2018-12-17  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi