【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2024.06.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0012
利用課題名 / Title
光レクテナ用幾何学的ダイオードの開発（３）
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光レクテナ, ナノダイオード, リソグラフィ, 電子ビーム露光, 描画装置
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
古川 実
所属名 / Affiliation
スペースパワーテクノロジーズ
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
野崎眞次
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
梅本高明
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-001：電子ビーム露光装置
IT-002：電子ビーム露光データ加工ソフトウェア
IT-003：マスクレス露光装置
IT-006：走査型電子顕微鏡
IT-008：3連Eガン蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
幾何学的ダイオードの光レクテナへの応用には、高い整流比が必要であり、その作製には、ナノメートルオーダーの非対称な形状を有する導体を作製する微細加工技術が不可欠となる。[1]ダイオードの電気特性で、非線形整流性を得るには、導体中の電子の平均自由工程がダイオードの寸法より十分長くなければならない、金のみで作製した幾何学的ダイオードに電極を形成し、電気測定を行ったところ、若干の整流性が得られた。しかし、通常の金の電子の平均自由工程は、幾何学的ダイオードが整流性を得るには、十分ではないので、これまで金の幾何学的ダイオードで整流性が得られた例はない。幾何学的ダイオードでは、矩形と三角形の接続のネック幅が十分小さくなければならない。整流性が得られた試料と得られなかった試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、その違いを調べたところ、ネック幅に大きな違いがみられた。
実験 / Experimental
80μm角の電極を矩形部、三角形部それぞれにマスクレス露光、金蒸着、リフトオフにより作製した。金の厚さは、300nmとした。電気的特性は、半導体パラメータアナライザーにより測定した。三角形の角度が、53、90、127°の試料のSEM像からネック幅を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に整流性が得られず通常の金の電流―電圧特性を示した幾何学的ダイオードのSEM像を、Fig.2には、整流性を示したダイオードのSEM像を示す。三角形の部分の角度が、それぞれ127、53oであるが、角度が大きくなるにつれ、ネック幅が大きくなる傾向がみられた。整流性を示したダイオードのネック幅は、41.7nmと線形の電流―電圧特性を示したダイオードのネック幅の半分以下であった。整流性がみられたものでは、順方向が、三角形側の電極を矩形の電極より負バイアスにした場合であった。三角形の部分と矩形の部分が離れ、電子がその間をトンネルで流れる場合、鋭角の三角形の頂点では、電界が増加し、電子が放出しやすくなるので、得られた整流性が説明されるが、ネック幅が41.7nmと十分に三角形と矩形の部分は接続されているので、金の粒子が三角形の先端では、矩形部と接続していない可能性がある。したがって、金の粒子のサイズが大きいほど実際には、矩形部と三角形部の間にギャップが存在すると思われる。ネック幅が大きい場合は、三角形の頂点の金の粒子が矩形部に接触し、整流性が得られなかったと考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM image of the diode without rectification
Fig. 2 SEM image of the diode with rectification.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献:[1] Z. Zhu, S. Joshi, S. Grover, and G. Moddel, Rectenna Solar Cells, G. Moddel and S. Grover, Eds. (Springer, 2013), pp. 209–227.
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件