2013 Fiscal Year Annual Research Report
MEMS/共鳴トンネル素子集積化によるTHzサンプリング及び波形生成技術の研究
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25249042
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
前澤 宏一 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (90301217)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 仁 豊橋技術科学大学, テーラーメイド・バトンゾーン教育推進本部, 特任教授 (20506175)
安藤 浩哉 豊田工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (30212674)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / テラヘルツ / 共鳴トンネル / 異種材料デバイス集積技術 / MEMS |
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| Research Abstract |
本研究は、THz 動作が可能な電子デバイスである共鳴トンネル素子(RTD) とMEMS、これらを統合する異種材料デバイス集積技術を基盤として、全電子式のTHzサンプリング、THz信号生成、さらにはTHz波形直接合成(THz-DDS,THz Direct Digital Synthesizer) 技術をオンチップで実現しようとするものである。THz 波は様々な分野で興味を集めているが、その多くは光学的な発生/検出手段によっており、大がかりな実験装置を要する。これをRTD やMEMSを用いて実現すれば、オンチップのTHz システムとなり、その応用範囲は格段に広がる。例えば、THz波通信・レーダーや、Lab-On-A-Chip へのTHz 分光の導入が可能となり、大きなインパクトが期待できる。
本年度は、上記実現のための要素部品について検討を進めた。また、これらを集積するための異種材料デバイス集積技術について検討した。具体的な成果は以下のとおりである。
まず、極短パルス生成器においては、テーパー線路を用いたインピーダンス変換器による出力振幅増大を試作により実証した。次にTHz受信部に関しては、RTD発振器の特性を生かし、高次高調波を用いた超再生検波方式を提案した。また、本研究の中心課題の一つであるRTDパルス生成器とRTD検波器を用いたサンプリング回路についても第一回目の試作を行い、その問題点を明らかにした。異種材料デバイス集積技術に関しては、Fluidic Self-Assembly技術の検討を進め、Ga溶融バンプを用いたRTDのSi基板上への配置配線を可能とした。さらに、MEMS位相シフタ、共振器に関して、その構造、プロセス技術の検討を進めた。
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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
初年度の課題であった要素技術の検討に関しては、概ね順調に進展している。さらに、これまでにない新しいTHz検波の方法として、高次高調波を用いた超再生検波方式を提案したことは、重要な進展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
要素技術の検討を進めるとともに、初年度の結果を基にプロトタイプデバイスの試作を進める。まず、１年目に検討したRTDデバイスのSi基板上への集積技術を利用して、よりパルス幅が小さく、かつ、パワーの大きいパルス生成器を実現する。サンプリング回路に関しては、初年度に明らかになった問題点の解決を図り、その基本動作の実証を目指す。また、提案した超再生検波方式に関しても試作を行い、基本動作の実証を行う。さらに、超広帯域の位相シフタ、共振器を集積化するための、構造、プロセス技術の検討を進める。
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