权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

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：
天野浩
金额：
$ 26.46万
依托单位：
Nagoya University
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 research aims to establish the final goal of the construction of high frequency transmission technology for 6G next generation wireless communication systems, and to optimize the travel time of GaN in the process of manufacturing.(Impact Ionization Avalanche Transit Time: Impatt) is used in the field of optical semiconductor technology. It is used in the field of optical semiconductor technology. It is used in the field of optical semiconductor technology. It is used in the field of optical semiconductor technology. It is used in the field of optical semiconductor technology. Theoretical analysis of the electromagnetic field in the interior of the IMPATT and the design and construction of the electromagnetic field in the interior of the IMPATT In order to optimize the structure of GaN IMPATT, the world's only GaN IMPATT fabrication technology is developed. GaN IMPATT fabrication technology is integrated into the THz wavelength range of 30~300 nm and the IMPATT lattice is formed. In the actual operation, IMPATT is the most important factor for the high and low reverse voltage and high current generation. In recent years, the technology of bonding materials with high thermal conductivity on the substrate, forming thin films on the substrate, and analyzing the exothermic structure on the upper and lower surfaces has been developed. In 2022, the problem of GaN IMPATT was discussed, such as the improvement of efficiency, the rise of low voltage, the separation of high and low voltage layers, and the separation of high and low voltage layers. The design of the basic system is based on the three-fold efficiency of the original model.