【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24IT0019
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)
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、高密度アレイ発振器の研究を行った。クロススロットを有し、AlAs/InGaAs2重障壁RTDを集積した4つの発振器アレイを提案し、作製デバイスから500GHz帯で4アレイの結合動作による単一周波数での発振を得た。
実験 / Experimental
クロススロットを有し、AlAs/InGaAs2重障壁RTDを集積した4つの発振器アレイについて、電磁界シミュレーションと回路解析により安定した結合動作が得られることを示し、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
作製デバイスの顕微鏡像、および、発振スペクトルを図に示す。3層レジストプロセスを用いエアブリッジとメサ形状を作製したが、顕微鏡写真より良く構造が形成できていることがわかる。デバイスの発振スペクトルを測定したところ、513GHzにおいて単一のスペクトルピークを観測した。これにより、4つの発振器が結合し、同一周波数で発振し出力合成が行われていることが明らかとなった。今後、放射特性などを明らかにしてアレイによる指向性向上が行われていることを示す予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図：作製デバイスとデバイスの発振スペクトル
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は科学研究費補助金（24H00031）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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Zhenling Tang, Coherent Oscillation in a 2-D Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Oscillator Array, IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 15, 431-439(2025).
DOI: 10.1109/TTHZ.2025.3541837
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