テラヘルツ帯の増幅・発振デバイス

太赫兹波段放大/振荡装置

• 批准号: 13026207
• 负责人: 浅田 雅洋
• 金额: $ 29.31万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13026207/
• 关键词: テラヘルツ増幅・発振素子; 共鳴トンネル構造; フォトンアシストトンネル; 絶縁体; 半導体ナノ構造; フッ化物ヘテロ接合; ナノ領域エピタキシー; サブバンド間遷移レーザ; テラヘルツ三端子素子

本研究は、満足な固体の増幅・発振素子が存在せず、未開拓の領域となっているテラヘルツ(THz)帯に対して、超格子サブバンド間誘導放出素子および新たに提案したフォトンアシストトンネルと電子波のビートを利用した三端子素子の実現を目指し、本年度は以下の成果を得た。THzデバイス形成に向けて、ポテンシャル障壁が高く、量子準位が尖鋭になることが期待される金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合材料系に対して、昨年度までに成功している絶縁体/半導体(CaF_2/CdF_2/Si)ヘテロ接合に金属(CoSi2)を加え、結晶成長領域を100nm程度の微細な領域に限定したナノ領域エピタキシーを用いて共鳴トンネル構造を形成し、非常に均一性のよい室温微分負性抵抗特性を得ることに成功した。並行して、デバイスに一体集積するためのTHz帯平面微細アンテナと基本的なデバイス構造を提案し、金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合への応用に先んじて、半導体ヘテロ構造を用いて形成し特性を把握した。微細アンテナに関しては集積スロットアンテナと半導体共鳴トンネルダイオードを集積した発振デバイスにより、サブTHz(250GHz)の発振が得られるとともに、理論解析によりサイズ縮小によりTHz帯も発振可能であることを明らかにした。基本となるデバイス構造の考案と作製に関しては、二次元電子ガスを用いたデバイスを考案し、作製プロセスを確立して素子中心部を形成することにより、直流特性から、電流量などTHz増幅に十分な特性を有することを明らかにした。これらのデバイスは、それ自体がサブTHz〜THz帯のデバイスとして有用な構造および特性を持つことが示されるとともに、金属/絶縁体/半導体THzデバイスの最適な構造に対する指針となった。

This study は, solid の raised against the foot な picture 発 vibration element child が exist せ ず, not の field と な っ て い る テ ラ ヘ ル ツ (THz) 帯 に し seaborne て, superlattice サ ブ バ ン ド induced release element between child お よ び new た に proposal し た フ ォ ト ン ア シ ス ト ト ン ネ ル と electron wave の ビ ー ト を using し た son of three terminal の be presently を refers し, は to this year The following result を leads to た. THz デ バ イ ス form に to け て, ポ テ ン シ ャ ル high barrier が く, quantum quasi が sharp に な る こ と が expect さ れ る metal/semiconductor/never try body ヘ テ ロ joint material department に し seaborne て, yesterday's annual ま で に successful し て い る never try body/semiconductor (CaF_2 / CdF_2 / Si) ヘ テ ロ joint に metal (CoSi2) を え , crystal growth areas を 100 nm level の subtle な に qualified し た ナ ノ field エ ピ タ キ シ ー を with い て resonance ト ン ネ ル tectonic を form し, very に homogeneity の よ い room temperature differential negative resistance characteristics of を must る こ と に successful し た. Parallel し て, デ バ イ ス に one set product す る た め の THz 帯 planar micro ア ン テ ナ と basic な デ バ イ を proposal し ス structure, metal/semiconductor/never try body ヘ テ ロ joint へ の 応 with に ん first じ て, semiconductor ヘ テ を ロ structure with い て form し characteristics を grasp し た. Subtle ア ン テ ナ に masato し て は set product ス ロ ッ ト ア ン テ ナ と semiconductor resonance ト ン ネ ル ダ イ オ ー ド を set product し た 発 vibration デ バ イ ス に よ り, サ ブ THz (250 GHZ) の 発 vibration が must ら れ る と と も に, theoretical analytical に よ り サ イ ズ narrow に よ り THz 帯 も 発 vibration may で あ る こ と を Ming ら か に し た. Basic と な る デ バ イ ス tectonic と の test case for making に masato し て は, secondary yuan electronic ガ ス を with い た デ バ イ ス し を test case, as プ ロ セ ス を establish し て を form to the center element child す る こ と に よ り, dc か ら, electricity flow な ど THz raised に picture very な feature を have す る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の デ バ イ ス は, そ れ autologous が サ ブ THz ~ THz 帯 の デ バ イ ス と し て useful な tectonic お よ び features を hold つ こ と が shown さ れ る と と も に, metal/semiconductor/never try body THz デ バ イ ス の optimum な tectonic に す seaborne る pointer と な っ た.

项目成果

M.Tsutsui, T.Nagai, M.Asada: "Analysis and Fabrication of p-type Vertical PtSi Schottky Source/Drain MOSFET"Trans. Electron. IEICE of Japan. E85-C(掲載予定). (2002)

M.Tsutsui、T.Nagai、M.Asada：“p 型垂直 PtSi 肖特基源极/漏极 MOSFET 的分析和制造”，Trans. E85-C（即将出版）。

M.Watanabe, T.Ishikawa, M.Matsuda, T.Kanazawa, M.Asada: "Room temperature negative differential resistance of CdF_2/CaF_2 resonant tunneling diode grown on Si using nanoarea local epitaxy"Abstract of International Conference on Physics of Semiconductors (

M.Watanabe、T.Ishikawa、M.Matsuda、T.Kanazawa、M.Asada：“使用纳米区域局部外延在 Si 上生长的 CdF_2/CaF_2 谐振隧道二极管的室温负微分电阻”国际半导体物理会议摘要（

M.Asada, M.Yamada: "Theoretical analysis of interaction between electron beam and electromagnetic wave for unidirectional optical amplifier"Journal of Applied Physics. 95(掲載予定). (2004)

M.Asada、M.Yamada：“单向光放大器电子束与电磁波相互作用的理论分析”应用物理学杂志 95（待出版）。

M.Tsutsui, M.Asada: "Dependence of Drain Current on Gate Oxide Thickness of p-type Vertical PtSi Schottky Source/Drain MOSFETs"Japan. J. Applied Physics. 41・1. 54-58 (2002)

M.Ttsutsui、M.Asada：“p 型垂直 PtSi 肖特基源极/漏极 MOSFET 的漏极电流对栅极氧化层厚度的依赖性”，日本应用物理杂志 41・1。

M.Asada: "Density-Matrix Modeling of Terahertz Photon-Assisted Tunneling and Optical Gain in Resonant Tunneling Structures"Japan. J. Applied Physics. 40,9. 5251-5256 (2001)

M.Asada：“谐振隧道结构中太赫兹光子辅助隧道和光学增益的密度矩阵建模”日本。