【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23IT0015
利用課題名 / Title
共鳴トンネルダイオードを用いたテラヘルツ発振器の高機能化
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
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
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
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,CVD,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,量子効果/ Quantum effect
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)
鈴木 左文
所属名 / Affiliation
東京工業大学工学院電気電子系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
唐振凌,遠藤匠永,佐藤太一
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
鈴木左文
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
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-008：3連Eガン蒸着装置
IT-012：リアクテブイオンエッチング装置
IT-015：SiO2プラズマCVD 装置
IT-037：クリーンルーム付帯設備一式
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
高指向性放射が可能な共鳴トンネルダイオード（RTD）テラヘルツ発振器の実現に向けて、アンテナ集積手法の改良を行った。2つのリングスロットアンテナと2つのAlAs/InGaAs2重障壁RTDを集積したプッシュプル型発振器を提案し、10dBi以上の指向性放射が可能なことを示し、作製デバイスから400GHz帯で1mW以上の出力を得た。
実験 / Experimental
電磁界シミュレーションにより構造解析を行い、2つのリングスロットアンテナを集積することにより1つのアンテナより3dB高い指向性が得られることを明らかにした。この解析に基づき、AlAs/InGaAs2重障壁RTD構造を有するエピウエハを用いてデバイス作製を行った。電極パターニングには電子ビーム露光装置、および、マスクレス露光装置を用い、電極は真空蒸着とリフトオフにより形成した。デバイス間のアイソレーションにはP-CVDによるSiO2マスクとリアクテブイオンエッチングを用いた。形成構造については、触針段差計と電子顕微鏡により観察、評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
デバイスの模式図、および、作製デバイスの光学顕微鏡を図１に示す。リングの電極部分については、電極形成を複数回に分けることで、綺麗にリフトオフを実現した。デバイスの出力をテラヘルツパワーメータを用いて測定したところ、パワーメーターが実際に受信出来た出力は400GHz付近で約0.6-0.7mWであり（図２）、そこから、光学系のロスを考慮してデバイスからの放射電力を見積もったところ1mW以上であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１
図２
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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)
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Shoei Endo, Terahertz resonant-tunneling-diode oscillator with two offset-fed slot-ring antennas, Applied Physics Express, 17, 044001(2024).
DOI: 10.35848/1882-0786/ad308b
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