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

• 研究課題/領域番号: 24560398
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鈴木 左文 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40550471)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 共鳴トンネルダイオード / テラヘルツ発振器 / テラヘルツ / 発振器 / スロットアンテナ

研究成果の概要

高周波・高出力化を目指しGaInAs/AlAs共鳴トンネルダイオード（RTD）テラヘルツ発振器について研究を行った。まず、高周波化に向け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スペーサ層厚の最適化を行った。さらに、井戸内滞在時間を減らすための狭井戸化を行い、導体損失を低減したアンテナと組み合わせることで1.92THzの発振を得た。これは現在電子デバイスで最高の発振周波数である。高出力化に向けて、インピーダンスマッチングのためのオフセット給電スロットアンテナとアレイ化による出力合成を行った。これにより620GHzにおいて610μWの高出力が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Direct intensity modulation of resonant-tunneling-diode terahertz oscillator up to ∼30 GHz (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, S. Kitagawa, K. Okada, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 12 号: 3 ページ: 20141161-20141161
  • DOI: 10.1587/elex.12.20141161
  • NAID: 130004939956
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Operation of resonant-tunneling diodes with strong back injection from the collector at frequencies up to 1.46 THz (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Feiginov, H. Kanaya, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 号: 24 ページ: 243509-243509
  • DOI: 10.1063/1.4884602
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frequency increase in terahertz oscillation of resonant tunnelling diode up to 1.55 THz by reduced slot-antenna length (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Maekawa, H. Kanaya, S. Suzuki and M. Asada
  • 雑誌名: Electron. Lett. 巻: 50 号: 17 ページ: 1214-1216
  • DOI: 10.1049/el.2014.2362
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 650-GHz Resonant-Tunneling-Diode VCO with Wide Tuning Range Using Varactor Diode (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: IEEE Electron Dev. Lett. 巻: 35 号: 12 ページ: 1215-1217
  • DOI: 10.1109/led.2014.2364826
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fundamental oscillation up to 1.42 THz in resonant tunneling diodes by optimized collector spacer thickness (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, R. Sogabe, T. Maekawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: vol.35 号: 5 ページ: 425-431
  • DOI: 10.1007/s10762-014-0058-z
  • NAID: 110009902736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide-Range Varactor-Tuned Terahertz Oscillator Using Resonant Tunneling Diode (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 35 号: 5 ページ: 445-450
  • DOI: 10.1007/s10762-014-0061-4
  • NAID: 110009902737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and electrical transport properties of MOVPE-grown pseudomorphic AlAs/InGaAs/InAs resonant tunneling diodes on InP substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sugiyama, A. Teranishi, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 号: 3 ページ: 31202-31202
  • DOI: 10.7567/jjap.53.031202
  • NAID: 210000143405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz oscillation of resonant tunneling diodes with deep and thin quantum wells (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, S. Suzuki, and M. Asada
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 10 号: 18 ページ: 20130501-20130501
  • DOI: 10.1587/elex.10.20130501
  • NAID: 130003365037
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Emission from Resonant Tunneling Diodes without Satisfying Oscillation Condition (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada, H. Kanaya, and S. Suzuki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 52 号: 10R ページ: 100210-100210
  • DOI: 10.7567/jjap.52.100210
  • NAID: 40022765769
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-power operation of terahertz oscillators with resonant tunneling diodes using impedancematched antennas and array configuration (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, M. Shiraishi, H. Shibayama, and M. Asada
  • 雑誌名: IEEE J. Selected Topics Quantum Electron 巻: vol.19, No.1 号: 1 ページ: 8500108-8500108
  • DOI: 10.1109/jstqe.2012.2215017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of Output Power on Slot Antenna Width in Terahertz Oscillating Resonant Tunneling Diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shibayama
  • 雑誌名: J. Infrared Milli. Terahz. Waves 巻: vol. 33 号: 5 ページ: 475-478
  • DOI: 10.1007/s10762-012-9893-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct intensity modulation and wireless data transmission characteristics of terahertz-oscillating resonant tunnelling diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ishigaki, M. Shiraishi, S. Suzuki, M. Asada, N. Nishiyama, and S. Arai
  • 雑誌名: Electron. Lett 巻: vol.48, No.10 号: 10 ページ: 582-583
  • DOI: 10.1049/el.2012.0849
  • 査読あり
• [雑誌論文] 共鳴トンネルダイオードのテラヘルツ発振とレーザー光照射による出力の変調 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、鏑木新治、金谷英敏、浅田雅洋
  • 雑誌名: レーザー学会誌「レーザー研究」 巻: 40 ページ: 517-522
  • NAID: 10030769450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental Oscillation up to 1.31 THz in Resonant Tunneling Diodes with Thin Well and Barriers (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: vol. 5 号: 12 ページ: 124101-124101
  • DOI: 10.1143/apex.5.124101
  • 査読あり
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードの真性遅延削減による1.86 THz基本波発振及び真性遅延と外部遅延削減による高周波化の見積もり (2015)
  • 著者名/発表者名: 金谷英敏、前川 猛、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 平塚
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ周波数可変発振器の多素子集積化による580-900GHz広範囲周波数掃引 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北川成一郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 平塚
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 高電子移動度トランジスタを用いたテラヘルツ受信器のヘテロダインミキシングによる周波数応答特性の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植田裕吾、忽滑谷拓郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 草津（滋賀県）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
• [学会発表] 低損失アンテナによる共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の高周波化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前川 猛、金谷英敏、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会THz応用システム研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-01-30
• [学会発表] スロット結合パッチアンテナを集積した超小型共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠木浩平、大島直到、鈴木左文、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
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-12-22 – 2014-12-23
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードによる高機能室温テラヘルツ発振器 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅田雅洋、鈴木左文
  • 学会等名: テラヘルツテクノロジーフォーラム平成26年度第2回技術セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] 電子デバイスを用いたテラヘルツ無線通信 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: マイクロウェーブ展（MWE）ワークショップ
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature Resonant-Tunneling-Diode THz Oscillators toward High Frequency and High Functionality (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Martinique, France
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Frequency Dependence of Radiation from Patch Antenna Coupled to Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Oshima, K. Kasagi, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Martinique, France
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
• [学会発表] Dependence of Dwell Time on Well Thickness in Terahertz Oscillating Resonant Tunneling Diodes (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, T. Maekawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Martinique, France
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
• [学会発表] アンテナ長最適化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向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前川 猛、金谷英敏、曽我部 陸、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] バラクタダイオードを集積した共鳴トンネルダイオードテラヘルツ周波数可変発振器 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川成一郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Resonant-tunneling-diode oscillator with high-frequency modulation structure for high-capacity terahertz communication (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, K. Okada, S. Kitagawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: International Conf. Infrared, Milimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2014)
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] Terahertz Detector Using 70-nm T-Gate InAlAs/InGaAs HEMT Integrated with Bow-tie Antenna (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyajima, T. Nukariya, and S. Suzuki
  • 学会等名: International Conf. Infrared, Milimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2014)
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] 1.46 THz RTD oscillators with strong back injection from collector (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Feiginov, H. Kanaya, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: International Conf. Infrared, Milimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2014)
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] Room-Temperature Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Solid State Device and Materials (SSDM2014)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] バラクタダイオード集積による共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の広い周波数掃引 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川成一郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会THz応用システム研究会
  • 発表場所: 那覇（沖縄）
  • 年月日: 2014-08-07
• [学会発表] 高電子移動度トランジスタとボウタイアンテナを集積した高電流感度テラヘルツ受信素子 (2014)
  • 著者名/発表者名: 忽滑谷拓郎、鈴木左文、浅田雅洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会THz応用システム研究会
  • 発表場所: 那覇（沖縄）
  • 年月日: 2014-08-07
• [学会発表] Drain Bias Dependence of Current Sensitivity in Terahertz Detector using InAlAs/InGaAs HEMT with Short Channel (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nukariya, Y. Ueda, T. Otsuka, M. Asada, and S. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Frontier Terahertz Science (IS-FTS)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-06
• [学会発表] Increment in Tuning Range of Voltage-Controlled Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: International Symposium on Frontier Terahertz Science (IS-FTS)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-06
• [学会発表] 共鳴トンネルダイオードによる室温テラヘルツ発振器 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅田雅洋、鈴木左文
  • 学会等名: 電子材料シンポジウム(EMS33)
  • 発表場所: 伊豆長岡
  • 年月日: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [学会発表] Room-temperature THz Oscillators with Resonant Tunneling Diodes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki and M. Asada
  • 学会等名: Symposium on Communication, Microelectronics, Optoelectronics, and Sensors Emerging Technologies Research
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator Integrated with Slot-Coupled Patch Antenna (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2014)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-15
• [学会発表] Frequency increase in resonant tunneling-diode terahertz oscillators using optimum collector spacer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, R. Sogabe, T. Maekawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2014)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-15
• [学会発表] Oscillation of Resonant Tunneling Diode up to 1.55 THz by Optimized Slot Antenna Length (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Maekawa, H. Kanaya, R. Sogabe, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: European Optical Society THz Science and Tech. (EOS-TST)
  • 発表場所: Camogli, Italy
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-14
• [学会発表] Varactor-Tuned Resonant-Tunneling- Diode Terahertz Oscillator (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: European Optical Society THz Science and Tech. (EOS-TST)
  • 発表場所: Camogli, Italy
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-14
• [学会発表] Terahertz Oscillating Resonant Tunneling Diode with Slot-Fed Patch Antenna (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Symp. Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Room-temperature THz Oscillators with Resonant Tunneling Diodes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki and M. Asada
  • 学会等名: Symposium on Communication, Microelectronics, Optoelectronics, and Sensors Emerging Technologies Research
  • 発表場所: Grenoble
  • 招待講演
• [学会発表] Frequency Increase in Resonant Tunneling-Diode Terahertz Oscillators Using Optimum Collector Spacer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, R. Sogabe, T. Maekawa, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2014)
  • 発表場所: Montpellier, France
• [学会発表] Room-Temperature THz Oscillators using Resonant Tunneling Diodes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Workshop. Optical THz Science and Tech. (OTST2013)
  • 発表場所: Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature THz Oscillators Using Resonant Tunneling Diodes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Symp. Microwave/Terahertz Science and Application (MTSA 2013)
  • 発表場所: Shanghai
  • 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature Terahertz Oscillation of Resonant Tunneling Diodes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: SPIE Int. Symp. Optics and Photonics, Terahertz Emitters, Receivers, and Applications IV
  • 発表場所: San Diego
  • 招待講演
• [学会発表] Compact THz Oscillators with Resonant Tunneling Diodes and Application to High-Capacity Wireless Communications (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Conf. on Applied Electromagnetics and Communications, Special Session on THz
  • 発表場所: Dubrovnik, Croatia
  • 招待講演
• [学会発表] Resonant Tunneling Diodes for Room- Temperature Terahertz Oscillators (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Asia Pacific Microwave Conf. (APMC2013)
  • 発表場所: Seoul
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz Oscillators using Resonant Tunneling Diodes with InAlGaAs/InP Composite Collector (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Sogabe, K. Shizuno, H. Kanaya, S. Suzuki, M. Asada, H. Sugiyama, and H. Yokoyama
  • 学会等名: Int. Conf. Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2013)
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] Proposal and Fabrication of Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator with Structure for High Frequency Modulation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Minoguchi, K. Okada, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared, Millimeter, and THz Waves (IRMMW2013)
  • 発表場所: Mainz, Germany
• [学会発表] Spontaneous Emission of Terahertz Waves from Resonant Tunneling Diodes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Asada, H. Kanaya, and S. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN2013)
  • 発表場所: Kauai, USA
• [学会発表] Increase in Output Power using Thin-Well Resonant Tunneling Diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, H. Shibayama, K. Shizuno, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: 3rd EOS Topical Meeting THz Science & Tech.
  • 発表場所: Prague, Czech
• [学会発表] Fundamental Oscillation up to 1.31 THz Using Thin-Well Resonant Tunneling Diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, H. Shibayama, K. Shizuno, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Indium Phosphide Related Materials (IPRM 2012)
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
• [学会発表] High-Power Operation of Terahertz Oscillators with Resonant Tunneling Diodes Using Offset-Fed Slot Antennas and Array Configuration (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Shiraishi, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Conf. Infrared and Millimeter Waves & Terahertz Electronics (IRMMW-THz 2012)
  • 発表場所: Wollongong, AUS
• [学会発表] Room-Temperature THz Oscillators Using Resonant Tunneling Diodes with Reduced Delay Times (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 学会等名: Int. Symp. Frontiers THz Tech. (FTT 2012)
  • 発表場所: Nara, JPN
  • 招待講演
• [学会発表] Frequency increase in terahertz oscillating resonant tunneling diodes with keeping bias voltage by deep- and thin-well structure (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanaya, S. Suzuki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Symp. Frontiers THz Tech. (FTT 2012)
  • 発表場所: Nara, JPN
• [学会発表] Dependence of bit error rate on received power in terahertz wireless communication using resonant-tunneling-diode oscillator (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, K. Ishigaki, and M. Asada
  • 学会等名: Int. Symp. Frontiers THz Tech. (FTT 2012)
  • 発表場所: Nara, JPN
• [図書] Handbook of Terahertz Technologies: Devices and Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 総ページ数: 612
  • 出版者: Pan Stanford Publishing
• [図書] Handbook of Terahertz Technologies: Devices and Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Asada and S. Suzuki
  • 総ページ数: 35
  • 出版者: Pan Stanford Publishing