2014 Fiscal Year Annual Research Report
機能的半導体ヘテロ構造を持つ共鳴トンネルダイオードによるテラヘルツ発振器高性能化
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24560398
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 左文 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40550471)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 共鳴トンネルダイオード / 発振器 / スロットアンテナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共鳴トンネルダイオード（RTD）により、高速無線通信などのテラヘルツ（THz）アプリケーションに幅広く、そして簡便に用いることのできるTHz発振器の実現を目指し、素子の高周波化・高出力化を行った。
RTD発振器の周波数と出力の限界は、RTDのトンネル領域滞在時間と空乏層を走行する時間で形成される遅延、および、アンテナのサイズと導体損失により決定されている。遅延によりデバイスが高周波で応答しなくなり発振周波数が低下するため、まず、走行時間を減らすため、空乏層の長さを決めているコレクタアンドープスペーサ層厚の最適化を行い1.42 THzの発振を得た。さらに、RTD構造とアンテナ長の最適化を行うことで1.55THzの発振を得た。この結果から、発振周波数の高周波化を妨げている主要因がアンテナの導体損失、特にRTDメサに接続するための金属エアブリッジ構造であることが明らかとなってきたため、このエアブリッジ幅を太くし導体損失を減らし、さらにトンネル領域滞在時間を減らすため、RTD2重障壁の間の井戸層を狭くしたRTDと組み合わせることで、1.92THzの発振を得た。これは現時点において室温単体電子デバイスにおける最高基本波発振周波数であり、目標であった2THz発振をほぼ達成した。
アンテナ電極の厚さを現在の100nmから500nm程度に若干厚くすることによって、まだまだ導体損失を減らすことができ、これにより2THzを超える発振が可能である。また、オフセット給電スロットアンテナを用いることによって500GHz付近では1mW以上、1THz付近では300μW程度の出力が得られることも見積もられている。
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Research Products
(31 results)
