GaAsシヨットキ・ダイオードを用いた核融合プラズマ診断

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核融合装置における、高温・高密度プラズマの診断には、サブミリ波を用いた計測が有用である。この際、取扱の容易な高速検出器が不可欠である。本研究は、高感度・低雑音のGaAsショットキ・ダイオード検出器を開発し、そのプラズマ診断への応用を目的として実施された。本研究の成果は次の3つの部分より成っている。1.ショットキ・ダイオードの高性能化サブミリ波検出用ショットキ・ダイオードの高性能化を図るため、先ずダイオードの低雑音化の研究を行った。GaAs表面のストイキオメトリー(GaとAsの組成比)と雑音特性との関係、またドライエッチング(SiO_2層)の際に発生するGaAs表面のダメージと雑音特性との関係について調べ、低雑音のダイオードを再現性良く製作するプロセスを確立した。また、ダイオードの高感度化について、検出感度の理論計算を行った結果、ダイオード直径の微小化(1μm以下)が効果的である事が分かった。そのため、電子ビーム露光技術を導入し、その基礎実験を終了した。2.サブミリ波帯パルス・スペクトラム・アナライザーの開発トムソン散乱を用いたイオン温度の計測は、D_2Oレーザー等のパルスレーザーを用いて研究が進められている。これらの計測には、単一パルス・スペクトラムを測定できる測定器が必要とされる。本研究では、ミリ波を局部発振波とするハーモニックミキサーと分散型遅延線を組み合せ、小型かつ広帯域で、単一パルス信号のスペクトラムを測定出来るパルス・スペクトラム・アナライザーを開発した。3.ショットキ・ダイオード供給本年度は、ダイオードチップを10個、ダイオードマウントを2個供給した。その他、ダイオードを使用する際の技術指導(実習を含む)2件を行った。