共鳴トンネル素子によるミリ波帯モノリシックアイソレータの開発

• 研究課題/領域番号: 21560358
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 須原 理彦 首都大学東京, 理工学研究科電気電子工学専攻 (80251635)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 共鳴トンネルダイオード / ジャイレータ / アイソレータ / ミリ波・サブミリ波 / 高電子移動度トランジスタ

研究概要

本研究では,共鳴トンネルダイオードを用いたモノリシック集積型アイソレータのミリ波帯・サブミリ波帯デバイスとしての実現可能性の検討を行った。得られた成果は,共鳴トンネルダイオード2素子および高移動度トランジスタ1素子からなるジャイレータ構成により信号伝送の一方向性が得られる設計条件および帯域上限を明らかにし,極微細メサ形状の複数形成と電極層の集積形成のためのマスクレス露光のプロセスを確立したことである。

研究成果

• [雑誌論文] A novel method to clarify nonlinear equivalent circuits of tunnel diodes by extracting rate constants for nonequilibrium electrons (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Asakawa, Y. Kurakami, M. Saito, M. Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: 9(2) ページ: 278-278
• [雑誌論文] Analysis of a monolithic integrated rectenna by using an InGaAs/InAlAs triple-barrier resonant tunneling diode for zero bias detection of submillimeter-wave (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura, S. Takahagi, M. Saito, M. Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: 9(2) ページ: 377-377
• [雑誌論文] A novel method to clarify nonlinear equivalent circuits of tunnel diodes by extracting rate constants for nonequilibrium electrons (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Kurakami, M.Saito, M.Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: C,9,2 ページ: 278-281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of a monolithic integrated rectenna by using an InGaAs/InAlAs triple-barrier resonant tunneling diode for zero bias detection of submillimeter-wave (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, S.Takahagi, M.Saito, M.Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: C,9,2 ページ: 377-380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equivalent circuit model of triple-barrier resonant tunneling diodes monolithically integrated with bow-tie antennas and analysis of rectification properties towards ultra wideband terahertz detection (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Takahagi, H. Shin-ya, K. Asakawa, M. Saito, M. Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 ページ: 1-5
  • NAID: 210000069963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of low loss and wideband characteristics for lumped element isolators implemented by using tunnel diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, M. Saito, M. Suhara
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron. 巻: E94-C, 5 ページ: 820-825
  • NAID: 10029506143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equivalent circuit model of triple-barrier resonant tunneling diodes monolithically integrated with bow-tie antennas and analysis of rectification properties towards ultra wideband terahertz detection" (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Takahagi, H.Shin-ya, K.Asakawa, M.Saito, M.Suhara
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50
  • NAID: 210000069963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of low loss and wideband characteristics for lumped element isolators implemented by using tunnel diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Tanaka, M.Saito, M.Suhara
  • 雑誌名: IEICE Trans.Electron. 巻: E94-C,5 ページ: 820-825
  • NAID: 10029506143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of physics-based model for current-voltage characteristics in resonant tunneling diodes by using the Voigt Function (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shin-ya, M. Suhara, N. Asaoka, M. Naoi
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron. 巻: E93-C, 8 ページ: 1295-1301
  • NAID: 10027365944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equivalent circuit modeling of triple-barrier resonant tunneling diodes taking nonlinear quantum inductance and capacitance into account (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Asakawa, M. Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: C, 7, 10 ページ: 2555-2555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demultiplexing property owing to a composite right/left-handed transmission line with leaky wave radiation toward functional wireless interconnect (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ito and M. Suhara
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron. 巻: E93-C, 5 ページ: 619-624
  • NAID: 10026825563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equivalent circuit modeling of triple-barrier resonant tunneling diodes taking nonlinear quantum inductance and capacitance into account (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, M.Suhara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: C,7,10 ページ: 2555-2559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demultiplexing Property owing to a Composite Right/Left-Handed Transmission Line with Leaky Wave Radiation toward Functional Wireless Interconnects (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ito, M.Suhara
  • 雑誌名: IEICE Trans.Electron. 巻: E93-C,5 ページ: 619-624
  • NAID: 10026825563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of physics-based model for current-voltage characteristics in resonant tunneling diodes by using the Voigt function (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shin-ya, M.Suhara, N.Asaoka, M.Naoi
  • 雑誌名: IEICE Trans.Electron. 巻: E93-C,8 ページ: 1295-1301
  • NAID: 10027365944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Broadband equivalent circuit modeling of self-complementary bow-tie antennas monolithically integrated with semiconductor for terahertz applications (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tomioka, M. Suhara, and T. Okumura
  • 雑誌名: IEICE, Trans. Electron. 巻: vol.E92-C, no.2 ページ: 269-274
  • NAID: 10026821172
  • 査読あり
• [学会発表] ボウタイアンテナを用いたダイオード集積一体型レクテナのゼロバイアス検波効率に対するメサオフセット量の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村昌人, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岡山大学,岡山県
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性の遷移確率表現を用いた理論解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉上祐司, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会,18a-E1-9
  • 発表場所: 早稲田大学,東京都
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性の遷移確率表現を用いた理論解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉上祐司,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
• [学会発表] ボウタイアンテナを用いたダイオード集積一体型レクテナのゼロバイアス検波効率に対するメサオフセット量の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村昌人,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] 広帯域アンテナ集積一体型三重障壁共鳴トンネルダイオードを用いたゼロバイアス検波特性の非線形解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高萩智, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE,111,338,ED2011-106
  • 発表場所: 東北大学,宮城県
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] アンテナ集積一体型共鳴トンネルダイオードの超高速変調動作の時間領域解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE,111,338,ED2011-106
  • 発表場所: 東北大学,宮城県
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Nonlinear analysis for dynamic performance of resonant tunneling diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, H.Shin-ya, M.Saito, M.Suhara
  • 学会等名: 9th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronincs (TWHM 2011)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] ボウタイアンテナと三重障壁共鳴トンネルダイオードとを集積したゼロバイアス検波レクテナに関する解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村昌人, 高萩智, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE,111,167,ED2011-51
  • 発表場所: 長岡技科大学,新潟県
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] 粒子群最適化手法を用いた三重障壁共鳴トンネルダイオードの非線形等価回路の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅川澄人, 倉上祐司, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE,111,167,ED2011-51
  • 発表場所: 長岡技科大学,新潟県
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] Analysis of a monolithic integrated rectenna by using an InGaAs/InAlAs triple-barrier resonant tunneling diode for zero bias detection of submillimeter-wave (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, S.Takahagi, M.Saito, M.Suhara
  • 学会等名: 38th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2011)
  • 発表場所: ベルリン,ドイツ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Evaluation of rate constants characterizing nonlinear quantum inductance and capacitance in InGaAs/InAlAs resonant tunneling diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Kurakami, M.Saito, M.Suhara
  • 学会等名: 38th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2011)
  • 発表場所: ベルリン,ドイツ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Analysis of a monolithic integrated rectenna by using an InGaAs/InAlAs triple-barrier resonant tunneling diode for zero bias detection of submillimeter-wave (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura, S. Takahagi, M. Saito, M. Suhara
  • 学会等名: 38^<th> International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS 2011)
• [学会発表] Evaluation of rate constants characterizing nonlinear quantum inductance and capacitance in InGaAs/InAlAs resonant tunneling diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Asakawa, Y. Kurakami, M. Saito, M. Suhara
  • 学会等名: 38^<th> International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS 2011)
• [学会発表] Nonlinear analysis for dynamic performance of resonant tunneling diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Asakawa, H. Shin-ya, M. Saito, M. Suhara
  • 学会等名: 9^<th> Topical Workshop on Heterostructure Microelectronincs(TWHM 2011)
• [学会発表] ボウタイアンテナと三重障壁共鳴トンネルダイオードとを集積したゼロバイアス検波レクテナに関する解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村昌人,高萩智,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE
• [学会発表] 粒子群最適化手法を用いた三重障壁共鳴トンネルダイオードの非線形等価回路の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅川澄人,倉上祐司,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードによるゼロバイアス検波の非線形解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高萩智,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: The 34^<th> International Symposium on Optical Communications 2011
• [学会発表] アンテナ集積一体型共鳴トンネルダイオードの動特性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: The 34^<th> International Symposium on Optical Communications 2011
• [学会発表] 遷移確率表現を用いた三重障壁共鳴トンネル現象の理論解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉上祐司,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: The 34^<th> International Symposium on Optical Communications 2011
• [学会発表] 広帯域アンテナ集積一体型三重障壁共鳴トンネルダイオードを用いたゼロバイアス検波特性の非線形解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高萩智,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE
• [学会発表] アンテナ集積一体型共鳴トンネルダイオードの超高速変調動作の時間領域解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告IEICE
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードを用いたミリ波・サブミリ波帯におけるゼロバイアス検波の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高萩智, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学,大阪府
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードにおける自励振動抑制条件の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学,大阪府
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードの特性解析とモデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 須原理彦, 他
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 九州工業大学,福岡
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] Analysis of low loss and wideband characteristics for monolithic isolators using resonant tunneling diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tanaka, M.Saito, M.Suhara
  • 学会等名: Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山,東京都
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] 微分負性抵抗領域にバイアスされた共鳴トンネルダイオードの緩和振動抑制条件の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介, 斉藤光史, 須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 北陸先端大学,石川県
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] Analysis of frequency conversion characteristics in terahertz region by using resonant tunneling diodes integrated with ultrawideband antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Takahagi, H. Shin-ya, K. Asakawa, M. Saito, M. Suhara
  • 学会等名: International Symposium on Organic and Inorganic, Electronic Materials and Related Nanotechnologies(EM-Nano 2010)
• [学会発表] Analysis of low loss and wideband characterisitcs for monolithic isolators using resonant tunneling diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, M. Saito, M. Suhara
  • 学会等名: Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices(AWAD2010)
  • 発表場所: Tokyo, Japan June
• [学会発表] 微分負性抵抗領域にバイアスされた共鳴トンネルダイオードの緩和振動抑制条件の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介,浅川澄人,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 電子デバイス
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードにおける非線形等価回路モデルを用いた動特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新屋秀秋,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 光通信研究会Extended Abstract The 34th International Symposium on Optical Communications
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードを用いた低損失広帯域モノリシックアイソレータの動作解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中宣彦,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: Extended Abstract The 34th International Symposium on Optical Communications
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードにおけるバイアス安定化/自励振動発生臨界条件の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: Extended Abstract The 34th International Symposium on Optical Communications
• [学会発表] Particle Swarm Optimizationによる共鳴トンネルダイオードの等価回路パラメータ (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅川澄人,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: Extended Abstract The 34th International Symposium on Optical Communications
• [学会発表] 広帯域アンテナ集積一体型三重障壁共鳴トンネルダイオードを用いたゼロバイアス検波に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高萩智,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: Extended Abstract The 34th International Symposium on Optical Communications
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードの特性解析とモデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 須原理彦,浅川澄人,板垣陽介,斉藤光史,新屋秀秋,高萩智
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 電子デバイス
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードにおける自励振動抑制条件の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板垣陽介,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集(CD-ROM) 2010年エレクトロニクス
• [学会発表] 三重障壁共鳴トンネルダイオードを用いたミリ波・サブミリ波帯におけるゼロバイアス検波の理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高萩智,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサエティ大会
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードにおける自己バイアス効果を考慮した動特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅川澄人,斉藤光史,須原理彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] Analysis of frequency conversion characteristics in terahertz region by using resonant tunneling diodes integrated with ultrawideband antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Takahagi, K.Akasakawa, M.Saito, M.Suhara
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • 発表場所: 富山市,富山県
• [学会発表] Analysis and modeling of wideband characteristics of monolithic integrated sell-complementary antennas (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Suhara, H.Tomioka
  • 学会等名: TeraTech'09(2nd International Workshop on Terahertz Technology)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Estimation of nonlinear quantum inductance and capacitance in AlInAs/InGaAs triple-barrier resonant tunneling diodes (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa M.Naoi, Y.Iki, M.Shinada, M.Suhar
  • 学会等名: ISCS2009(The 36th International Symposium on Compound Semiconductors)
  • 発表場所: Santa-Barbara, USA
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] A closed-form modeling of current-voltage characteristics in triple-barrier resonant unneling diodes on the basis of energy level broadenning expressed with a Voigt function (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Shin-ya, M.Suhara, N.Asaoka, M.Naoi
  • 学会等名: TWHM2009(8th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics)
  • 発表場所: Nagano, Japan
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] Fundamental study of composite right/left-handed transmission line with self-multiplexed properities toward functional wireless interconnects (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ito, M.Suhara
  • 学会等名: AWAD2009(Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-06-25
• [学会発表] A closed-form modeling of current-voltage characteristics in triple-barrier resonant unneling diodes on the basis of energy level broadenning expressed with a Voigt function (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shin-ya, M. Suhara, N. Asaoka and M. Naoi
  • 学会等名: TWHM2009(8th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics)
• [学会発表] Estimation of nonlinear quantum inductance and capacitance in AlInAs/InGaAs triple-barrier resonant tunneling diodes (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Asakawa M. Naoi, Y. Iki, M. Shinada and M. Suhara
  • 学会等名: ISCS2009(The 36th International Symposium on Compound Semiconductors)
• [学会発表] Analysis and modeling of wideband characteristics of monolithic integrated sell-complementary antennas (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Suhara and H. Tomioka
  • 学会等名: Tera Tech' 09(2nd International Workshop on Terahertz Technology 2009
• [学会発表] Voigt関数を用いた三重障壁共鳴トンネルダイオードのI-V特性のモデリングと共鳴準位幅広がりの評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新屋秀秋,須原理彦
  • 学会等名: Extended Abstract The 32th International Symposium on Optical Communications