High-Power Coherent THz Source Based on GaN IMPATTs

基于 GaN IMPATT 的高功率相干太赫兹源

基本信息

  • 批准号:
    22H00213
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2027-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

本研究では6G次世代無線通信用システムのための高周波発振デバイス技術の構築を最終目標とし、製造技術の確立しているGaNのアバランシェ降伏衝突イオン化走行時間(Impact Ionization Avalanche Transit Time: IMPATT)ダイオードを用いて、その高い発振出力と発振周波数のコヒーレンシーを両立するため、光半導体技術であるフォトニック結晶の知見を活かし、二次元格子による共振現象を利用して複数のIMPATTの発振周波数と位相を固定化するための理論構築、およびその理論に基づいた設計及び試作を行う。理論ではIMPATT内およびその周りの空間の詳細な電磁界解析をもとに共振Q値の高い配置を明らかにし、その成果をもとにして専用の電磁界・デバイス設計シミュレータを構築する。実験ではこれまで培った世界唯一のGaNのIMPATT作製技術を基礎として、個々のIMPATT構造を最適化するとともに、GaNナノロッドアレイ形成プロセス技術を融合することにより、最終的にはTHz波長である30~300ミクロンの格子定数のIMPATT格子を形成し評価する。実際の動作では、IMPATTはアバランシェを起こすための高い逆方向電圧および大電流で駆動するため、IMPATT格子では放熱技術が最も重要になる。従来技術では基板の裏にダイヤモンドなど熱伝導率の大きい材料を接合するが、加えてIMPATT格子上にもダイヤモンド薄膜を形成して、上下両面からの放熱構造も検討する。2022年度は、個々のIMPATTダイオードについて、現状のGaNのIMPATTの課題である効率の低さを改善するために、低電圧でアバランシェを起こす箇所Hi層と走行する箇所Lo層を分けるHi-Lo型構造を検討した。設計に基づき作製したところ、従来型の3倍の効率を実現することができた。
This study で は 6 g next generation wireless communication シ ス テ ム の た め の high frequency vibration 発 デ バ イ の ス technology to construct を ultimate goal と の し, manufacturing technology to establish し て い る GaN の ア バ ラ ン シ ェ subjugate conflict イ オ ン change direction Time (Impact Ionization just Transit Time: IMPATT) ダ イ オ ー ド を with い て, そ の high い 発 vibration output と 発 vibration cycle for の コ ヒ ー レ ン シ ー を struck made す る た め, optical semiconductor technology で あ る フ ォ ト ニ ッ ク crystallization の knowledge を live か し, two dimensional lattice に よ る resonance phenomenon を using し て plural の IMPATT の 発 vibration cycle for と phase を immobilized す る た め の theory Construction, およびそ <s:1> theoretical に basis づ た た design and び trial production を line う. In theory で は IMPATT お よ び そ の weeks り の space の な detailed electromagnetic field analytical を も と に resonance Q high numerical の い configuration を Ming ら か に し, そ の results を も と に し て 専 with の electromagnetic field, デ バ イ ス design シ ミ ュ レ ー タ を build す る. Be 験 で は こ れ ま で culture っ た only の world GaN の IMPATT cropping technology を と し て, a 々 の を IMPATT structure optimization す る と と も に, GaN ナ ノ ロ ッ ド ア レ イ form プ ロ セ ス fusion technology を す る こ と に よ り, eventually に は THz wave で あ る 30 ~ 300 ミ ク ロ ン の lattice constant の IM The PATT grid を forms the commentary 価する. Be interstate の action で は, IMPATT は ア バ ラ ン シ ェ を up こ す た め の high い inverse direction electric 圧 お よ び large current で 駆 dynamic す る た め, IMPATT grid で は が exothermic technology the most important に も な る. 従 to technology で は substrate in の に ダ イ ヤ モ ン ド な ど large heat 伝 conductivity の き い material を joint す る が, え て IMPATT grid に も ダ イ ヤ モ ン を ド film forming し て, struck up and down surface か ら の exothermic tectonic も beg す 検 る. 2022 annual は, a 々 の IMPATT ダ イ オ ー ド に つ い て, status の GaN の IMPATT の subject で あ る sharper rate の low さ を improve す る た め に, low electricity 圧 で ア バ ラ ン シ ェ を up こ す a layer by Hi と direction す る a Lo layer を points by け る Hi - Lo type structure を beg し 検 た. Design に base づ き cropping し た と こ ろ 3 times, 従 to の の を sharper rate be presently す る こ と が で き た.

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
GaN (0001)自立基板上GaNのHVPE成長における表面カイネティクス
独立式衬底上 GaN (0001) 的 HVPE 生长的表面动力学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    大西 一生;藤元 直樹;新田 州吾;渡邉 浩崇;本田 善央;天野 浩
  • 通讯作者:
    天野 浩
Mobility Limiting Factors in p-type Distributed-Polarization Doped AlGaN
p 型分布极化掺杂 AlGaN 的迁移率限制因素
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    隈部 岳瑠;渡邉 浩崇;本田 善央;天野 浩
  • 通讯作者:
    天野 浩
p型分極ドープAlGaN層中における正孔移動度の制限要因
p型极化掺杂AlGaN层中空穴迁移率的限制因素
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    隈部 岳瑠;川崎 晟也;渡邉 浩崇;本田 善央;天野 浩
  • 通讯作者:
    天野 浩
p型分極ドープAlGaN層中のShockley-Read-Hall寿命
p 型极化掺杂 AlGaN 层中的肖克利-雷德-霍尔寿命
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    隈部 岳瑠;川崎 晟也;渡邉 浩崇;出来真斗;本田 善央;天野 浩
  • 通讯作者:
    天野 浩
Mg熱拡散法を用いた縦型GaNp-n接合ダイオードの作製
镁热扩散法制造垂直GaN p-n结二极管
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伊藤 佑太;川崎 晟也;権 熊;島村 健矢;成田 周平;渡邉 浩崇;出来 真斗;新田 州吾;本田 善央;田中 敦之;天野 浩
  • 通讯作者:
    天野 浩
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瀬戸内海島嶼部における地下水湧出とアマモ場との関係について
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  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    宇佐美 茂佳;本田 善央;天野 浩;齋藤光代・小野寺真一,丸山 豊,有冨大樹,金 広哲,大久保賢治
  • 通讯作者:
    齋藤光代・小野寺真一,丸山 豊,有冨大樹,金 広哲,大久保賢治
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    宮澤 篤也;太田 悠斗;松川 真也;林 幸佑;中川 央也;川崎 晟也;安藤 悠人;本田 善央;天野 浩;嶋 紘平;小島 一信;秩父 重英;井上 翼;青木 徹;中野 貴之
  • 通讯作者:
    中野 貴之
BGaN半導体中性子検出器のチップサイズ小型化
BGaN半导体中子探测器芯片尺寸小型化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山田 夏暉;太田 悠斗;高橋 祐吏;丸山 貴之;中川 央也;川崎 晟也;宇佐美 茂佳;本田 善央;天野 浩;井上 翼;青木 徹;中野 貴之
  • 通讯作者:
    中野 貴之
GaNにおける放射線検出特性の実験的評価(2)
GaN辐射探测特性的实验评估(2)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    杉浦 睦仁;久志本 真希;光成 正;山下 康平;本田 善央;天野 浩;三村 秀典;井上 翼;青木 徹;中野 貴之
  • 通讯作者:
    中野 貴之
デスクトップ型エアカーテン装置によるエアロゾル粒子の遮断効果
桌面式风幕装置对气溶胶颗粒的阻挡效果
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    武藤 広将;高牟礼 光太郎;小林 大亮;春木 健杜;天野 浩;八木 哲也;岩谷 靖雅;内山 知実
  • 通讯作者:
    内山 知実

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  • 发表时间:
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  • 作者:
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Growth of high-quality bulk GaN substrate by ammonothermal method
氨热法生长高质量块状GaN衬底
  • 批准号:
    19F19752
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 26.46万
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基于 nGaN 纳米棒的能量收集/节能设备/系统
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
無触媒窒化物系ナノワイヤの有機金属化合物気相成長と太陽光発電素子応用
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紫外発光ダイオードを用いた皮膚病治療システム
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    17650155
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  • 批准号:
    09875083
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 26.46万
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  • 批准号:
    05805031
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 26.46万
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    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
極短波長半導体レーザダイオードに関する基礎研究
超短波长半导体激光二极管基础研究
  • 批准号:
    04855048
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 26.46万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
炭化珪素を中間層として用いた珪素基板上への窒化物単結晶薄膜育成に関する研究
以碳化硅为中间层在硅衬底上生长氮化物单晶薄膜的研究
  • 批准号:
    03855054
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 26.46万
  • 项目类别:
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相似国自然基金

氮化镓基高功率低噪声太赫兹IMPATT二极管研究
  • 批准号:
    61974108
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  • 资助金额:
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GaN IMPATTダイオードを用いた新規テラヘルツ光源の開発
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  • 批准号:
    22KJ1582
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 26.46万
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
IMPATT-Oszillator
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  • 批准号:
    5276028
  • 财政年份:
    2001
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  • 批准号:
    8610092
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 26.46万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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少数民族机构改进研究启动——高低Gaas肖特基势垒二极管的大信号模型
  • 批准号:
    7608620
  • 财政年份:
    1976
  • 资助金额:
    $ 26.46万
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大振幅・高効率 Si-IMPATT ダイオード発振器
大振幅、高效率 Si-IMPATT 二极管振荡器
  • 批准号:
    X45120-----50057
  • 财政年份:
    1970
  • 资助金额:
    $ 26.46万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
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知道了