【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.13】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24IT0018
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出力化
利用した実施機関 / Support Institute
東京科学大学 / Science Tokyo
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
量子効果/ Quantum effect,電子線リソグラフィ/ EB lithography,電子顕微鏡/ Electronic microscope,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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
東京科学大学未来産業技術研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
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-038：電子ビーム露光装置
IT-004：マスクレス露光装置
IT-007：走査型電子顕微鏡
IT-009：高真空Eガン蒸着装置
IT-012：リアクテブイオンエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
共鳴トンネルダイオード（RTD）は負性抵抗特性を持つデバイスであり、それを利得としてテラヘルツ発振を得ることができる。ただし、高周波帯ではRTD面積を小さくしなければならず低出力のため、同一の共振器内に2つの長方形RTDメサを持つ発振デバイスを提案し、解析により結合動作と高出力発振が可能なことを示している。これに基づいて、0.5-1THzの高周波帯において高出力発生が可能なRTDテラヘルツ発振器の実現に向けて、空洞共振器と2つの長方形メサを持つAlAs/InGaAs2重障壁RTDを集積した発振器を作製し、0.67THzにおいて1.36mWのレコード出力を得た。
実験 / Experimental
デバイス作製には、AlAs/InGaAs 2重障壁RTD構造を有するエピウエハを用い、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
作製したデバイス電子顕微鏡写真、および、出力の周波数依存性を図に示す。多層レジストプロセスにより３次元的な空洞共振器が形成されていることがわかる。フーリエ赤外分光装置と検出器としてショットキーバリアダイオードを用い発振特性を評価したところ、0.67THzにおいて1.36mWの高出力発振が得られた。これは、この周波数帯の単体の発振器における出力レコードである。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図：作製デバイスと周波数-出力特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究はJST CREST (JPMJCR21C4)の補助を受けた。
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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S. Suzuki, InP-Based Resonant-Tunneling-Diode Oscillators with Milliwatt Power Outputs in 600-700 GHz Range, 2024 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), , 1-4(2024).
DOI: https://doi.org/10.1109/IEDM50854.2024.10873497
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