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半導体2次元電子ガスのプラズマ波によるミリ波・テラヘルツ進行波デバイスの研究

利用半导体二维电子气等离子体波的毫米波/太赫兹行波器件研究

基本信息

批准号：
17656099
负责人：
長谷川英機
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

テラヘルツ(THz)帯の周波数領域では、効率よく電磁波を発生・増幅・検波する技術が確立されておらず「テラヘルツギャップ」とよばれている。本研究の目的は、ミリ波・テラヘルツ帯におい.て増幅・検波機能を果たす新しい進行波型半導体デバイスの可能性を、理論的および実験的に検討することにある。その原理は、半導体の2次元電子ガス中に発生するドリフトプラズマ波と、遅波構造による電磁波の空間高調波との相互作用を利用することにある。(1)電子の慣性項を取り入れたより厳密なプラズマ方程式をもとに、TMモード解析とグリーン関数を含むFredholm積分方程式による空間高調波解析を行い、その結果ミリ波・THz帯で、大きな負性コンダクタンスが得られことを確認した。そして、その機構が高周波では1サイクルあたりの衝突頻度が飛躍的に減ることにあることを示した。(2)さらに、解析を半導体の表面準位の効果を含むものに拡張し、表面状態による電界分布の変化やスクリーニングが、デバイスに悪影響を及ぼすことを見出した。(3)AlGaAs/GaAsヘテロ接合上に、インターディジタル型遅波構造を形成したデバイスについて、マイクロ・ミリ波帯で予備実験を行い、おおきなコンダクタンス変調を観測するとともに、理論解析と実験がよく一致することを実証した。これらは、Jpn.J.Appl.Physの正規論文やISDRS(Dec.2005)の国際会議で報告された。(4)大電力の観点からさらにすぐれた材料は、窒化物系であるが、ヘテロ接合形成技術や電極形成技術が遅れている。このため、この材料のヘテロ界面や表面制御の研究や調査を活発に同時進行させ、多くの成果を得て、これらを公表した。

THz wave number range, efficiency, electromagnetic wave generation, amplitude, The technology of 検波する is established and the technology is established. The purpose of this study is to increase the width and function of the wave and the new wave function. Conduct research on the possibility of wave-type semiconductor research and theoretical research.その principle は, semiconductor の 2-dimensional electron ガス中に発生するドリフトプラズマ波と, Explosive wave structure, electromagnetic wave, space high-pitched wave, and interaction are utilized. (1) The inertia term of the electron is taken into account in the electronic equations of the electronics, and the analytical equations of the electronics are analyzed by Fredholm. Integral equation によるspace high-pitched wave analysis を行い, そのresult ミリwave・THz帯で, large きなnegative コンダクタンスが got られことをconfirmation した.そして、そのMechanismがHigh frequency waveでは1サイクルあたりのConflict frequency is leaping forward. (2) さらに、analytical をsemiconductor surface leveling effect をincluding むものに拡张し、surface state によThe distribution of electric power is changed by やスクリーニングが, デバイスに悪impact を and ぼすことを见出した. (3) The AlGaAs/GaAs ヘテロ joint has a high-rise wave structure and a high-rise wave structureリ波帯でyu备実験を行い、おおきなコンダクタンス変adjusted Observationするとともに、Theoretical analysis と実験がよく unanimous することを実证した.これらは、Jpn.J.Appl.Physのregular paperやISDRS (Dec.2005) International Conference Reportされた. (4) High-power materials, sulfide-based bonding technology, and electrode formation technology.このため, この Materials のヘテロInterface や Surface control のinvestigation をLive発に carried out at the same time させ, 多くの Results をget て, これらをpublic table した.