InAs系複合構造を用いた室温動作テラヘルツ波検出器の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14673
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 小山 政俊 大阪工業大学, 工学部, 講師 (30758636)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 非線形電流電圧特性 / InAs / 極微構造 / 2乗検波

研究成果の概要

本研究は、高感度、広い動作周波数、速い応答速度のゼロバイアス・室温動作のテラヘルツ波検出デバイスの開発を目指して実施されたものである。一般的な電子デバイスとは異なる原理を基にした非線形な電流電圧特性を有する非対称なボウタイ形状アンテナを持つ極微メサ構造に注目し、InAs薄膜にこれを作製し、２乗検波に必要な非線形電流電圧特性の評価を行った。その結果、電界強度がより強まる形状で電界集中による電子温度上昇に起因すると考えられる非線形電流電圧特性を得た。実際にテラヘルツ波を照射した検出実験までは実施できなかったが、試作したデバイスにおいて得られた非線形な電流電圧特性から検出が期待できると考えている。

自由記述の分野

化合物半導体デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

テラヘルツ波は、空港のセキュリティーゲートでの金属探知、美術品の修復作業での非破壊検査、癌細胞の検知など多方面で応用が期待されている。しかしながら、テラヘルツ波の検出方法の選択肢はそれほど多くないことから、新たな検出デバイスを探索することは、学術的・社会的な意義が大きい。本研究では、これまで報告例が少ない非対称なボウタイ形状アンテナを持つ極微メサ構造に注目し、これまで検討されてこなかったInAs薄膜にこの特異な構造を作製し、検出に必要な非線形な電流電圧特性が得られることを示した。