共鳴トンネルダイオードを用いたモノリシック集積テラヘルツ送受信デバイス

• 研究課題/領域番号: 16K14246
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鈴木 左文 東京工業大学, 工学院, 准教授 (40550471)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: テラヘルツ / 増幅器 / 電子デバイス / 無線通信

研究成果の概要

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、増幅器の設計と実験的な基礎原理検証を行った。電磁界シミュレーションを用いた回路設計と、THz帯ベクトルネットワークアナライザによって抽出したRTDのTHz帯パラメータより増幅率を計算した。計算より1THz帯では0.4平方μm のRTDメサを集積することで約2dBの増幅度を有することが分かった。初期実験として、300GHz帯で増幅デバイスを作製し増幅率の測定を行ったが、寄生発振により増幅特性は得られなかった。そのため、この寄生発振を抑圧することでTHz増幅動作が可能と考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Phase Locking and Frequency Tuning of Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillators (2018)
  • 著者名/発表者名: OGINO Kota、SUZUKI Safumi、ASADA Masahiro
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E101.C 号: 3 ページ: 183-185
  • DOI: 10.1587/transele.E101.C.183
  • NAID: 130006414065
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency-tunable resonant-tunneling-diode terahertz oscillators applied to absorbance measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Seiichirou、Mizuno Maya、Saito Shingo、Ogino Kota、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 5 ページ: 058002-058002
  • DOI: 10.7567/jjap.56.058002
  • NAID: 210000147744
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Wireless Data Transmission With Frequency and Polarization Division Multiplexing Using Resonant-Tunneling-Diode Oscillators (2017)
  • 著者名/発表者名: Oshima Naoto、Hashimoto Kazuhide、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: 7 号: 5 ページ: 593-598
  • DOI: 10.1109/tthz.2017.2720470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz-wave differential detection based on simultaneous dual-wavelength up-conversion (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Takida, K. Nawata, S. Suzuki, M. Asada, and H. Minamide
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 3 ページ: 035020-035020
  • DOI: 10.1063/1.4979405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral Narrowing of a Varactor-Integrated Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator by Phase-Locked Loop (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogino Kota、Suzuki Safumi、Asada Masahiro
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: 38 号: 12 ページ: 1477-1486
  • DOI: 10.1007/s10762-017-0439-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear optical detection of terahertz-wave radiation from resonant tunneling diodes (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Takida, K. Nawata, S. Suzuki, M. Asada, and H. Minamide
  • 雑誌名: OPTICS EXPRESS 巻: vol. 25 号: 5 ページ: 5389-5395
  • DOI: 10.1364/oe.25.005389
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-Profile Terahertz Radar Based on Broadband Leaky-Wave Beam Steering (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Murano, I. Watanabe, A. Kasamatsu, S. Suzuki, M. Asada, W. Withayachumnankul, T. Tanaka, and Y. Monnai
  • 雑誌名: IEEE Trans. THz Science and Technology 巻: vol. 7 ページ: 60-69
  • DOI: 10.1109/tthz.2016.2624514
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide frequency tuning in resonant-tunneling-diode terahertz oscillator using forward-biased varactor diode (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, K. Ogino, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol. 56 号: 4 ページ: 040301-040301
  • DOI: 10.7567/jjap.56.040301
  • NAID: 210000147503
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wireless data transmission of 34 Gbit/s at a 500-GHz range using resonant-tunnelling diode terahertz oscillator (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Oshima, K. Hashimoto, S. Suzuki and M. Asada
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: vol. 52 号: 22 ページ: 1897-1898
  • DOI: 10.1049/el.2016.3120
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Room-Temperature Oscillation of Resonant Tunneling Diodes close to 2 THz and Their Functions for Various Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Infrared Millimeter and THz Waves 巻: vol. 37 号: 12 ページ: 1185-1198
  • DOI: 10.1007/s10762-016-0321-6
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Current Sensitivity and Wide Modulation Bandwidth Terahertz Detector Using High Electron Mobility Transistor for Wireless Communication (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, T. Nukariya, Y. Ueda, T. Otsuka, and M. Asada
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 73 号: 7 ページ: 658-667
  • DOI: 10.1007/s10762-016-0260-2
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードによるテラヘルツ発振器 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浅田雅洋，鈴木左文
  • 学会等名: レーザー学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 電子デバイスを用いたテラヘルツ応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文，浅田雅洋
  • 学会等名: 電気学会電子デバイス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 胡 霽雨, 若杉良貴, 鈴木左文, 浅田雅洋
  • 学会等名: 第65回春期応用物理学会学術講演会
• [学会発表] 共鳴トンネルダイードテラヘルツ発振器の位相同期 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻野康太、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 広帯域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発振器 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川村成龍、佐々木峻、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードから発生したTHz波の非線形波長変換検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 瀧田佑馬、縄田耕二、鈴木左文、浅田雅洋、南出泰亜
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Terahertz oscillators and receivers using electron devices for applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode THz oscillators and application to wireless communications (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Asada, Safumi Suzuki
  • 学会等名: Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of THz Devices & Technologies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THz oscillators using resonant tunnelling diodes and their functions for various applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Asada, Safumi Suzuki
  • 学会等名: Workshop in European Microwave Week
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tuning and phase locking of resonant-tunneling-diode THz oscillators (2017)
  • 著者名/発表者名: Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Microwave/Terahertz Science and Applications & 8th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode oscillators for terahertz communications (2017)
  • 著者名/発表者名: Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: Shenzhen International Conferences on Advanced Science and Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phase locking of resonant-tunneling-diode terahertz oscillator using bias-dependent oscillation frequency (2017)
  • 著者名/発表者名: Kota Ogino, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] 1.98 THz resonant-tunneling-diode oscillator with reduced conduction loss by thick antenna electrode (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Izumi, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会
• [学会発表] Phase locking of resonant-tunneling-diode terahertz oscillators (2017)
  • 著者名/発表者名: Kota Ogino, Safumi Suzuki, Masahiro Asada
  • 学会等名: International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 堀川 大輔，大島 直人，鈴木 左文，浅田 雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文，堀川大輔，陳 雲超，小池拓哉，浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオード発振器を用いた周波数偏波多重テラヘルツ無線通信 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島直到、橋本和秀、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ電子デバイス研究会
  • 発表場所: 東北大、仙台
  • 年月日: 2016-12-20
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode terahertz oscillators and applications (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: IEEE Int. Electron Devices Meeting (IEDM)
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器を用いた周波数多重通信 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島直到、橋本和秀、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: テラヘルツ科学の最先端III
  • 発表場所: 三国観光ホテル、福井
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオード発振器を用いたテラヘルツ無線通信の最近の進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティマイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館、東京
  • 年月日: 2016-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz Resonant Tunneling Diodes and Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-11-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Frequency Stabilization of Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator Using Phase Locked Loop Circuit (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ogino, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-11-01
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz oscillators and detectors using InP-based RTDs and HEMTs (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki and M. Asada
  • 学会等名: European Microwave Conference
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2016-10-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode THz oscillators and applications: structures for high frequency, high output power, and high functionality (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki and M. Asada
  • 学会等名: European Microwave Conference
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2016-10-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Demonstration of short-range terahertz radar using high-gain leaky-wave antenna (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Murano, I. Watanabe, A. Kasamatsu, S. Suzuki, M. Asada, W. Withayachumnankul, T. Tanaka, and Y. Monnai
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
  • 発表場所: Copenhagen, Den.
  • 年月日: 2016-09-29
  • 国際学会
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode terahertz oscillator integrated with radial line slot antenna for circularly polarized wave radiation (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Horikawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
  • 発表場所: Copenhagen, Den.
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] Proposal and fabrication of dipole array antenna structure in resonant-tunneling-diode terahertz oscillator array (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kasagi, S. Fukuma, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
  • 発表場所: Copenhagen, Den.
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz Detector Using High Electron Mobility Transistor with Reduced Series Resistance for High Responsivity (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shibuya, Y. Isobe, and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Conf. Solid State Devices Materials (SSDM)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] Room-Temperature Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillators (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
  • 発表場所: Copenhagen, Den.
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] 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 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀川大輔、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北大、北海道
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオード発振器を用いた500GHz帯偏波多重通信 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島直到、橋本和秀、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北大、北海道
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北大、北海道
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] ダイポールアレイアンテナを集積した共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の提案と作製およびそのアレイ動作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠木浩平、福間慎太郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 位相同期回路による共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の周波数安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荻野康太、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 高電子移動度トランジスタによるTHz検出器における雑音特性の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渋谷哲、磯部結希、鈴木左文
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 漏れ波アンテナを用いた近距離テラヘルツレーダーの概念実証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村野公祐、渡邊一世、笠松章史、鈴木左文、浅田雅洋、Withawat Withayachumnankul、田中敏幸、門内靖明
  • 学会等名: 第 33 回センシングフォーラム―新たな地平を切り開くセンシング―
  • 発表場所: 近畿大学、和歌山
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 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 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀川大輔、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ電子デバイス研究会
  • 発表場所: 首都大、東京
  • 年月日: 2016-07-24
• [学会発表] 電子デバイスを用いたテラヘルツ発振器と受信器による無線通信 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: テラヘルツ応用システム研究会「テラヘルツ帯における応用を見据えた技術開拓、他テラヘルツ一般」
  • 発表場所: 情報通信研究機構、東京
  • 年月日: 2016-07-15
  • 招待講演
• [学会発表] 位相同期回路を用いた共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の周波数安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荻野康太、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: テラヘルツ応用システム研究会「テラヘルツ帯における応用を見据えた技術開拓、他テラヘルツ一般」
  • 発表場所: 情報通信研究機構、東京
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] Frequency increase in resonant-tunneling-diode terahertz oscillator by reduction in conduction loss with thick antenna electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Maekawa, H. Kanaya, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week (CSW)
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器における戻り光の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、Withawat Withayachumnankul、浅田雅洋
  • 学会等名: 応用物理学会テラヘルツ電磁波技術研究会 第１回研究討論会「テラヘルツデバイス技術の最前線」
  • 発表場所: 東大、東京
  • 年月日: 2016-06-16
• [学会発表] Wireless data transmission of 30 Gbps at a 500-GHz range using resonant-tunneling-diode terahertz oscillator (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Oshima, D. Horikawa, K. Hashimoto, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium (IMS)
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz oscillators using resonant tunneling diodes and their functions for various applications (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Proc. SPIE 9856, Terahertz Physics, Devices, and Systems X: Advanced Applications in Industry and Defense
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-05-10
  • 国際学会 / 招待講演