2016 Fiscal Year Research-status Report
半導体共鳴トンネルダイオードを用いたテラヘルツ送信器の設計理論の確立
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16K18095
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
浅川 澄人 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 助教 (80751792)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 共鳴トンネルダイオード / 広帯域アンテナ / 集積一体化 / テラヘルツ無線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、これまで提案・理論解析・予測性能評価を行ってきた自己補対ボウタイアンテナ集積共鳴トンネルダイオードテラヘルツ送信器の試作・評価を行い、提案テラヘルツ送信器の設計理論の確立および無線通信応用のための実現条件を工学的に明らかにすることを目的としている。
研究計画としては、平成２８年度は、研究課題H２８A：自己補対ボウタイアンテナ集積共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）テラヘルツ送信器の設計、H２８B：抵抗結合型高出力テラヘルツ送信器の設計、を行う予定であった。各研究課題に関して以下で具体的に説明する。
H２８Aに関しては、ドイツの研究グループから報告されている三重障壁（ＴＢ）ＲＴＤをモデル化し、外部回路の電磁界シミュレータによる設計を行い、予測性能評価を行った。これにより、以前までよりもデバイス構造が具体的となり、デバイス作製プロセスを検討するフェーズに入ることができた。実際に送信器作製プロセスの検討を行い、フォトマスク枚数、フォトマスク設計を進めている。マスク設計に関しては、まずＴＢＲＴＤ単体を評価可能なマスク設計が完了している。
H２８Bに関しては、送信器結合構造の検討を行っている。本研究で目指している送信器は、テラヘルツパルス波を生成可能なことが明らかとなっている。このパルス波は様々な周波数成分を含んでおり、送信器の結合素子に求められる周波数特性として、パルス波の全ての周波数成分を透過する必要があるのか、が未解明事項である。簡易モデルによる理論解析の結果、全ての周波数成分を透過させる必要がないことが示唆された。この結果から、結合素子の周波数特性の設計が簡易にできる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Ｈ２８Aに関しては、自己補対ボウタイアンテナ集積ＲＴＤテラヘルツ送信器の構造決定を目標としていた。現在はＲＴＤ単体デバイスの作製プロセスおよびフォトマスク設計まで完了しているが、これらは本研究で作製するテラヘルツ送信器構造に適応できるように検討した構造である。また自己補対アンテナの構造は既に決定している。そのため送信器の構造決定に必要な要素は外部回路のみである。この外部回路設計も電磁界シミュレータによって進行中であるため、概ね順調に進行していると考えている。
Ｈ２８Bに関しては、送信器結合の構造決定までを目標としていた。現在は結合素子の回路構造による予測性能解析を行っている段階である。この点は若干の進捗遅れがあると考えているが、Ｈ２８Aからのフィードバックが必要であること、Ｈ２８Aで行う外部回路設計の電磁界シミュレーションの知見がほぼそのまま使用可能なことから、十分に取り戻せると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度は、まずＨ２８AおよびＨ２８Bで未着手・未完了である結合素子・外部回路の構造設計を行う。またこれと並行してデバイス作製プロセスの検討およびデバイス作製を行う。
デバイス作製に関しては、研究協力先であるNICTのフォトニクスラボにて行う予定であり、すでにプロセスの条件出しを行っている。プロセスの条件出しに関しては、ドライエッチングプロセスに少し時間が取られているが、６、７月頃にはRTD単体デバイスの作製、9月頃には送信器デバイスの作製に着手できると考えている。
平成３０年度は、平成２９年度で作製したテラヘルツ送信器の測定・評価を行い、その結果を考慮したテラヘルツ無線通信システムの予測性能解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
平成２８年度に、デバイスの作製をNICTのフォトニクスラボにて実施することに変更し、作製プロセスの条件出しを優先し、抵抗結合型高出力テラヘルツ送信器の発振/変調特性と結合素子構造の関係性に関する理論解析の学会発表が行えなかったため、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
このため、平成２９年度は抵抗結合型高出力テラヘルツ送信器の発振/変調特性と結合素子構造の関係性に関する理論解析を進め、学会発表費用に未使用額を充てることとしたい。
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