| 研究概要 |
1.プラズマ電子波共鳴トランジスタの動作特性解析
DyakonovとShurの提案したプラズマ電子波に対する流体力学方程式(摂動論的な線形結合近似による1次元モデル)を出発点として、Si及び化合物半導体による電界効果型トランジスタのテラヘルツ波励起に対するプラズマ電子波共鳴特性を数値解析し、化合物半導体素子において室温テラヘルツ共鳴発振動作の実現性を確認した。
3次元数値解析シミュレータ構築の足がかりとして、有限差分時間領域解析手法による3次元電磁界シミュレータを構築し、プラズマ電子流体シミュレータとしての適用性について検討した。Maxwell電磁界方程式とEuler流体力学方程式との分散関係の対応から、プラズマ電子流体を非圧縮性と動粘性係数の周波数無依存性とを仮定できれば、前者における導電率を後者における電子寿命に対応させることによってプラズマ電子流体の挙動を模擬できることが判明した。今後は流体力学方程式の有限差分化による3次元流体力学シミュレータを構築し、素子特性解析と発振素子設計への適用を図る。
2.テラヘルツ波共鳴発振動作の実験的検討
テラヘルツプローバシステムを用いて、ポラリトン-プラズモン相互作用を利用したレーザ2光波混合による差周波テラヘルツ励起の手法により、ゲート長80mmの極限微細化GaAs MESFETを対象としてプラズマ共鳴特性観測実験を遂行した。プラズマ共鳴効果によって生じるソース・ドレインポテンシャルの直流変調成分を測定することによってプラズマ共鳴特性を観測した。設定した1.0,1.50,2.50THzの3周波数において明瞭なプラズマ共鳴効果の観測に成功するとともに、プラズマ共鳴周波数のゲートバイアス依存性を初めて実験的に検証することに成功した。得られたプラズマ共鳴周波数のゲートバイアス依存性は一次元単純近似モデルに基づく理論解析と比較的よい一致を示し、プラズマ共鳴トランジスタの最大の特徴である、光注入同期型コヒーレントテラヘルツ帯波長可変発振素子としての実現性に見通しを得ることができた。
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