| 研究課題/領域番号 |
09450139
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
浅田 雅洋 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30167887)
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| 研究分担者 |
渡辺 正裕 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 助教授 (00251637)
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| キーワード | テラヘルツ増幅素子 / 金属 / 絶縁体超格子 / コバルトシリサイド / 弗化カルシウム / イオン化ビーム成長法 / 共鳴トンネルダイオード / フォトンアシストトンネル / テラヘルツ平面パッチアンテナ |
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| 研究概要 |
テラヘルツ帯の増幅動作の可能性を持つ固体素子として我々が提案してきた、金属/絶縁体極薄膜中の電子のフォトンアシストトンネルと電子波のビ-トによる集群効果を組み合わせた新しい原理の三端子増幅素子を実現するための基礎研究として、今年度は、動作の主原理であるフォトンアシストトンネルを金属/絶縁体極微構造において実際に観測するため、(1)遠赤外の電磁波に対して静電容量が無視できる極微小面積共鳴トンネルダイオ一ドの形成プロセスの確立、および(2)フォトンアシストトンネルを観測するのに十分な高周波電圧を誘起するための微小平面アンテナ構造の提案と作製および特性測定を行った。
まず、微小面積共鳴トンネル構造の形成では、高ドープSi基板上のCaF_2三重障壁とCoSi_2の二重量子井戸構造からなる共鳴トンネルダイオードを、独自に開発したイオン化ビーム成長法、電子ビーム露光と選択化学工ッチングで形成した。得られたダイオ一ドは、室温においてピーク/バレー比2.8の明瞭な微分負性抵抗特性を示した。
フォトンアシストトンネル効果を共鳴トンネルダイオードの電流電圧特性中に観測するためには、入射するテラヘルツ電磁波の光子工ネルギー/電子電荷(〜10mV)と同程度の高周波電圧を誘起させる必要がある。このため、高い指向性を有する平面パッチアンテナをダイオ一ドの集積することを提案し、アンテナの特性を把握するため、アンテナとSiO_2単障壁トンネルダイオードとの集積構造を形成してテラヘルツ電磁波による2乗検波出力電圧を測定し、ダイオ一ドに誘起された高周波電圧の振幅を見積もった。その結果、入射電力密度100mW/cm^2前後において15〜20mVの値が得られ、この集積構造を共鳴トンネルダイオードと組み合わせればフォトンアシストトンネルの観測は可能であることがわかった。
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