JP2020036037A - Photoconductive element and measurement device - Google Patents

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喜彦 加茂
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Abstract

To appropriately set an interval between a pair of electrodes sandwiching a photoconductive layer.SOLUTION: A photoconductive element 110 comprises: a photoconductive layer 112 in which excitation light LB1 is incident on the surface 112a thereof; and a pair of electrodes 113-3, 114-3 sandwiching the photoconductive layer along a predetermined direction X intersecting with an incident direction Z of the excitation light. Shape of each of the pair of electrodes on a plane intersecting the incident direction is an arc shape distributed along the outer edge of an optical path of the excitation light which the photoconductive layer transmits.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、例えばテラヘルツ波等の電磁波を出射又は検出可能な光伝導素子の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a photoconductive device capable of emitting or detecting an electromagnetic wave such as a terahertz wave.

試料の特性を計測するための計測装置として、テラヘルツ波計測装置が知られている。テラヘルツ波計測装置は、以下の手順で、試料の特性を計測する。まず、超短パルスレーザ光(例えば、フェムト秒パルスレーザ光)を分岐することで得られる一のレーザ光であるポンプ光(言い換えれば、励起光)が、バイアス電圧が印加されているテラヘルツ波発生素子に照射される。その結果、テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツ波を出射する。テラヘルツ波発生素子が出射したテラヘルツ波は、試料に照射される。試料に照射されたテラヘルツ波は、試料によって反射される又は試料を透過する。試料によって反射された又は試料を透過したテラヘルツ波は、超短パルスレーザ光を分岐することで得られる他のレーザ光であって且つポンプ光に対する光学的な遅延(つまり、光路長差)が付与されたプローブ光(言い換えれば、励起光)が照射されているテラヘルツ波検出素子に照射される。その結果、テラヘルツ波検出素子は、試料によって反射された又は試料を透過したテラヘルツ波を検出する。テラヘルツ波計測装置は、当該検出したテラヘルツ波(つまり、時間領域のテラヘルツ波であり、電流信号)を解析することで、試料の特性を計測する。   A terahertz wave measuring device is known as a measuring device for measuring characteristics of a sample. The terahertz wave measuring device measures characteristics of a sample in the following procedure. First, pump light (in other words, excitation light), which is one laser light obtained by splitting an ultrashort pulse laser light (for example, a femtosecond pulse laser light), is generated by a terahertz wave to which a bias voltage is applied. Irradiates the element. As a result, the terahertz wave generating element emits a terahertz wave. The terahertz wave emitted from the terahertz wave generating element is irradiated on the sample. The terahertz wave applied to the sample is reflected by the sample or transmitted through the sample. The terahertz wave reflected by the sample or transmitted through the sample is another laser beam obtained by branching the ultrashort pulse laser beam, and has an optical delay (that is, an optical path length difference) with respect to the pump light. The terahertz wave detection element irradiated with the probe light (in other words, the excitation light) is irradiated. As a result, the terahertz wave detecting element detects the terahertz wave reflected by the sample or transmitted through the sample. The terahertz wave measuring apparatus measures the characteristics of the sample by analyzing the detected terahertz wave (that is, a terahertz wave in the time domain and a current signal).

テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ検出素子の一例として、基板と、基板上に形成され且つギャップ部で離隔したアンテナを成すように配置された一対の電極層と、ギャップ部に形成された光伝導層とを備える光伝導素子がある(例えば、特許文献1参照)。   As an example of a terahertz wave generation element and a terahertz detection element, a substrate, a pair of electrode layers formed on the substrate and arranged to form an antenna separated by a gap, and a photoconductive layer formed in the gap There is a photoconductive element provided with (for example, see Patent Document 1).

特開2005−26347号公報JP 2005-26347 A

特許文献1に記載された光伝導素子では、光伝導層は、一対の電極層のうちギャップ部に向かって延びる一対の電極部の間(つまり、一対の電極部の間のギャップ部)に形成されている。更に、光伝導層の側面は、一対の電極部の側面と電気的に接続されている。   In the photoconductive device described in Patent Document 1, the photoconductive layer is formed between a pair of electrode portions extending toward the gap portion of the pair of electrode layers (that is, a gap portion between the pair of electrode portions). Have been. Further, the side surfaces of the photoconductive layer are electrically connected to the side surfaces of the pair of electrode portions.

ここで、特許文献1に記載された光伝導素子では、光伝導層を挟み込む一対の電極部の間の間隔(励起光の入射方向又は伝搬方向に交わる所定方向に沿った幅)は、光伝導層の高さ方向(つまり、励起光の入射方向又は伝搬方向)に沿った位置に関わらず、常に一定である。一方で、光伝導層に照射される励起光のビーム径(つまり、励起光の入射方向又は伝搬方向に交わる所定方向に沿った、励起光の光路の広がりの幅)は、光伝導層の高さ方向に沿った位置に応じて変動する。このため、励起光のビーム径の変動を考慮して一対の電極部の形状を選択する(例えば、一対の電極部の間の間隔を適切な間隔に設定する)ことで、光伝導素子の性能を改善する(例えば、S/N比を向上させる)余地があると推定される。   Here, in the photoconductive element described in Patent Literature 1, the distance between a pair of electrode portions sandwiching the photoconductive layer (the width along a predetermined direction intersecting the incident direction or the propagation direction of the excitation light) is equal to the photoconductive layer. It is always constant regardless of the position along the height direction of the layer (that is, the incident direction or propagation direction of the excitation light). On the other hand, the beam diameter of the excitation light applied to the photoconductive layer (that is, the width of the spread of the optical path of the excitation light along a predetermined direction intersecting the incident direction or the propagation direction of the excitation light) is higher than the height of the photoconductive layer. It fluctuates according to the position along the vertical direction. Therefore, by selecting the shape of the pair of electrode portions in consideration of the fluctuation of the beam diameter of the excitation light (for example, setting the interval between the pair of electrode portions to an appropriate interval), the performance of the photoconductive element is improved. It is estimated that there is room for improving (for example, improving the S / N ratio).

尚、テラヘルツ波とは異なる電磁波を用いて試料の特性を計測する任意の計測装置においても、当該計測装置が光伝導素子を備えている限りは、上述した技術的問題が生ずる。   Note that the above-described technical problem also occurs in any measuring device that measures characteristics of a sample using an electromagnetic wave different from a terahertz wave as long as the measuring device includes a photoconductive element.

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、光伝導層を挟み込む一対の電極の間の間隔が適切に設定されている光伝導素子を提供することを課題とする。   The problems to be solved by the present invention include those described above as examples. An object of the present invention is to provide a photoconductive element in which a distance between a pair of electrodes sandwiching a photoconductive layer is appropriately set.

本発明の光伝導素子の第1の例は、表面に励起光が入射する光伝導層と、前記励起光の入射方向に交わる所定方向に沿って前記光伝導層を挟み込む一対の電極とを備え、前記一対の電極の夫々の前記入射方向に交わる平面上での形状は、前記光伝導層内を透過する前記励起光の光路の外縁に沿って分布する円弧形状である。   A first example of the photoconductive element of the present invention includes a photoconductive layer on which excitation light is incident on a surface, and a pair of electrodes that sandwich the photoconductive layer along a predetermined direction that intersects the direction of incidence of the excitation light. The shape of each of the pair of electrodes on a plane intersecting the incident direction is an arc shape distributed along the outer edge of the optical path of the excitation light transmitted through the photoconductive layer.

図1は、本実施例のテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the terahertz wave measurement device according to the present embodiment. 図2(a)は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子の上面を示す上面図であり、図2(b)は、図2(a)に示すテラヘルツ波発生素子のII−II’断面を示す断面図である。FIG. 2A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generating device of the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the terahertz wave generating device illustrated in FIG. FIG. 図3は、図2(a)に示すテラヘルツ波発生素子のII−II’断面のうち第3電極部及び光伝導層付近の断面を拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a section near the third electrode portion and the photoconductive layer in the II-II ′ cross section of the terahertz wave generating element illustrated in FIG. 図4は、4つの比較例のテラヘルツ波発生素子を、本実施例のテラヘルツ波発生素子と共に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing four terahertz wave generating elements of a comparative example together with the terahertz wave generating element of the present embodiment. 図5(a)は、第2実施例のテラヘルツ波発生素子の上面を示す上面図であり、図5(b)は、図5(a)に示すテラヘルツ波発生素子のV(1)−V(1)’断面を示す断面図であり、図5(c)は、図5(a)に示すテラヘルツ波発生素子のV(2)−V(2)’断面を示す断面図である。FIG. 5A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generating element of the second embodiment, and FIG. 5B is a diagram illustrating the V (1) -V of the terahertz wave generating element illustrated in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view showing a (1) ′ cross section, and FIG. 5C is a cross-sectional view showing a V (2) -V (2) ′ cross section of the terahertz wave generating element shown in FIG. 5A. 図6(a)は、第3実施例のテラヘルツ波発生素子の上面を示す上面図であり、図6(b)は、図6(a)に示すテラヘルツ波発生素子のVI−VI’断面を示す断面図である。FIG. 6A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generating element of the third embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI ′ of the terahertz wave generating element illustrated in FIG. FIG. 図7(a)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子の上面を示す上面図であり、図7(b)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子の断面(図7(a)中のVII(1)−VII(1)’断面)を示す断面図であり、図7(c)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子の断面(図7(a)中のVII(2)−VII(2)’断面)を示す断面図である。FIG. 7A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generating element of the fourth embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the terahertz wave generating element of the fourth embodiment (in FIG. 7A). FIG. 7C is a cross-sectional view showing a VII (1) -VII (1) ′ cross section of FIG. 7A. FIG. 7C is a cross section of the terahertz wave generating element of the fourth embodiment (VII (2) in FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view showing (VII (2) ′ cross section).

以下、光伝導素子及び計測装置の実施形態について説明を進める。   Hereinafter, embodiments of the photoconductive element and the measuring device will be described.

(光伝導素子の第1実施形態)
<1>
本実施形態の光伝導素子は、表面に励起光が入射する光伝導層と、前記励起光の入射方向に交わる所定方向に沿って前記光伝導層を挟み込む一対の電極とを備え、前記所定方向に沿った前記一対の電極の間隔は、前記表面と前記入射方向に沿って前記表面に対向する前記光伝導層の裏面との間の領域のうち前記表面及び前記裏面が位置する端部位置とは異なる所定位置において最小になる。
(First Embodiment of Photoconductive Element)
<1>
The photoconductive element of the present embodiment includes a photoconductive layer on the surface of which excitation light is incident, and a pair of electrodes that sandwich the photoconductive layer along a predetermined direction that intersects the direction of incidence of the excitation light; The distance between the pair of electrodes along, the end position where the front surface and the back surface are located in the region between the front surface and the back surface of the photoconductive layer facing the front surface along the incident direction. Are minimized at different predetermined positions.

本実施形態の光伝導素子によれば、光伝導層を挟み込む一対の電極の間隔が適切に設定される。その結果、光伝導素子の性能(例えば、テラヘルツ波等の電磁波の発生効率又は検出効率)が向上する。   According to the photoconductive element of the present embodiment, the interval between the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set. As a result, the performance of the photoconductive element (for example, the efficiency of generating or detecting electromagnetic waves such as terahertz waves) is improved.

<2>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記所定位置は、前記光伝導層内を透過する前記励起光の前記所定方向に沿ったビーム径が最小となる位置である。
<2>
In another aspect of the photoconductive device of the present embodiment, the predetermined position is a position where a beam diameter of the excitation light passing through the photoconductive layer in the predetermined direction is minimized.

この態様によれば、光伝導層に照射される励起光の伝搬態様に基づいて、光伝導層を挟み込む一対の電極の間隔が適切に設定される。   According to this aspect, the distance between the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set based on the propagation mode of the excitation light applied to the photoconductive layer.

<3>
上述の如く所定位置が励起光のビーム径が最小となる位置である光伝導素子の他の態様では、前記一対の電極の間隔の前記入射方向に沿った変化傾向は、前記ビーム径の前記入射方向に沿った変化傾向と同一である。
<3>
In another aspect of the photoconductive element in which the predetermined position is the position where the beam diameter of the excitation light is minimized as described above, the changing tendency of the interval between the pair of electrodes along the incident direction is such that the beam diameter is smaller than the incident diameter of the beam diameter. It is the same as the change tendency along the direction.

この態様によれば、光伝導層に照射される励起光の伝搬態様に基づいて、光伝導層を挟み込む一対の電極の間隔が適切に設定される。   According to this aspect, the distance between the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set based on the propagation mode of the excitation light applied to the photoconductive layer.

<4>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記一対の電極の夫々は、前記光伝導層と接触する接触面を含み、前記所定方向に沿った前記一対の電極の間隔は、前記所定方向に沿った一対の前記接触面の間隔である。
<4>
In another aspect of the photoconductive element according to the present embodiment, each of the pair of electrodes includes a contact surface that is in contact with the photoconductive layer, and the interval between the pair of electrodes along the predetermined direction is equal to or smaller than the predetermined direction. Along the distance between the pair of contact surfaces.

この態様によれば、光伝導層を挟み込む一対の電極の間隔に相当する一対の接触面の間隔が適切に設定される。   According to this aspect, the interval between the pair of contact surfaces corresponding to the interval between the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set.

<5>
上述の如く一対の電極の夫々が接触面を備える光伝導素子の他の態様では、前記接触面は、前記光伝導層内を透過する前記励起光の光路の外縁に沿って分布する形状を有している。
<5>
In another aspect of the photoconductive element in which each of the pair of electrodes has a contact surface as described above, the contact surface has a shape distributed along an outer edge of an optical path of the excitation light transmitted through the photoconductive layer. are doing.

この態様によれば、光伝導層に照射される励起光の伝搬態様に基づいて、光伝導層を挟み込む一対の電極の形状が適切に設定される。   According to this aspect, the shape of the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set based on the propagation mode of the excitation light applied to the photoconductive layer.

<6>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記一対の電極の夫々の前記入射方向に交わる平面上での形状は、前記光伝導層内を透過する前記励起光の光路の外縁に沿って分布する円弧形状である。
<6>
In another aspect of the photoconductive element of the present embodiment, the shape of each of the pair of electrodes on a plane intersecting the incident direction is along an outer edge of an optical path of the excitation light transmitted through the photoconductive layer. It is a distributed arc shape.

この態様によれば、光伝導層に照射される励起光の伝搬態様に基づいて、光伝導層を挟み込む一対の電極の形状が適切に設定される。   According to this aspect, the shape of the pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer is appropriately set based on the propagation mode of the excitation light applied to the photoconductive layer.

<7>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記一対の電極の一方は、前記所定位置において前記所定方向に沿った前記一対の電極の間隔が最小になるように、少なくとも部分的に前記一対の電極の他方に向かって突き出している。
<7>
In another aspect of the photoconductive device of the present embodiment, one of the pair of electrodes is at least partially disposed such that an interval between the pair of electrodes along the predetermined direction at the predetermined position is minimized. Projecting toward the other of the electrodes.

この態様によれば、一方の電極のうち他方の電極に向かって突き出す部分の形成が最小限に抑えられれば、一対の電極の間の寄生容量を小さくすることができる。   According to this aspect, if formation of a portion of one electrode protruding toward the other electrode is minimized, the parasitic capacitance between the pair of electrodes can be reduced.

<8>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記入射方向に交わる平面内において、前記一対の電極のうち所定強度以上の前記励起光の光路を前記所定方向に沿って挟み込む一対の第1部分の前記所定方向に沿った間隔は、前記一対の電極のうち前記所定強度以上の前記励起光の光路を前記所定方向に沿って挟み込まない一対の第2部分の前記所定方向に沿った間隔よりも小さい。
<8>
In another aspect of the photoconductive element of the present embodiment, a pair of first portions sandwiching, along the predetermined direction, an optical path of the excitation light having a predetermined intensity or more among the pair of electrodes in a plane intersecting the incident direction. The interval along the predetermined direction is longer than the interval along the predetermined direction between a pair of second portions of the pair of electrodes that do not sandwich the optical path of the excitation light having the predetermined intensity or more along the predetermined direction. small.

この態様によれば、一対の第2部分の間隔を不必要に狭くしてしまうことがないがゆえに、入射方向に交わる平面内において一対の電極の間隔が一定である場合と比較して、一対の電極の間の寄生容量を小さくすることができる。   According to this aspect, since the interval between the pair of second portions is not unnecessarily narrowed, compared with the case where the interval between the pair of electrodes is constant in a plane intersecting the incident direction, Parasitic capacitance between the electrodes can be reduced.

<9>
本実施形態の光伝導素子の他の態様では、前記一対の電極は、前記励起光の光路の外側に形成されている。
<9>
In another aspect of the photoconductive device of the present embodiment, the pair of electrodes is formed outside an optical path of the excitation light.

この態様によれば、励起光の伝搬が一対の電極によって阻害されることはない。   According to this aspect, propagation of the excitation light is not hindered by the pair of electrodes.

(計測装置の実施形態)
<10>
本実施形態の計測装置は、試料に電磁波を照射する照射手段と、前記試料に照射された前記電磁波を検出する検出手段とを備え、照射出射手段及び前記検出手段のうちの少なくとも一方は、上述した本実施形態の光伝導素子(但し、その各種態様を含む)を含む。
(Embodiment of measuring device)
<10>
The measurement device of the present embodiment includes an irradiation unit that irradiates the sample with an electromagnetic wave, and a detection unit that detects the electromagnetic wave applied to the sample, and at least one of the irradiation / emission unit and the detection unit is configured as described above. Of the present embodiment (including various aspects thereof).

本実施形態の計測装置によれば、上述した本実施形態の光伝導素子が享受することが可能な効果と同様の効果を好適に享受することができる。   According to the measuring device of the present embodiment, the same effects as those that can be enjoyed by the photoconductive element of the present embodiment described above can be suitably enjoyed.

<11>
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記電磁波は、テラヘルツ波を含む。
<11>
In another aspect of the measurement device of the present embodiment, the electromagnetic wave includes a terahertz wave.

この態様によれば、計測装置は、テラヘルツ波を用いて試料の特性を計測するテラヘルツ波計測装置として動作することができる。このようなテラヘルツ波計測装置として動作する計測装置もまた、上述した本実施形態の光伝導素子が享受することが可能な効果と同様の効果を好適に享受することができる。   According to this aspect, the measurement device can operate as a terahertz wave measurement device that measures the characteristics of the sample using the terahertz wave. The measuring device that operates as such a terahertz wave measuring device can also preferably enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the photoconductive element of the present embodiment described above.

本実施形態の光伝導素子及び計測装置の作用及び他の利得については、以下に示す実施例において、より詳細に説明する。   The operation and other gains of the photoconductive device and the measuring device according to the present embodiment will be described in more detail in the following examples.

以上説明したように、本実施形態の光伝導素子では、一対の電極の間隔は、光伝導層の表面及び裏面が位置する端部位置とは異なる所定位置において最小になる。本実施形態の計測装置は、本実施形態の光伝導素子を備える。従って、励起光のビーム径に応じた適切な形状を有する光伝導素子、及び、このような光伝導素子を備える計測装置が提供される。   As described above, in the photoconductive element of the present embodiment, the distance between the pair of electrodes is minimized at a predetermined position different from the end position where the front and back surfaces of the photoconductive layer are located. The measuring device according to the present embodiment includes the photoconductive device according to the present embodiment. Therefore, a photoconductive element having an appropriate shape according to the beam diameter of the excitation light, and a measuring device including such a photoconductive element are provided.

以下、図面を参照しながら、光伝導素子及び計測装置の実施例について説明する。特に、以下では、夫々が「光伝導素子」の一具体例であるテラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130を備え且つ「計測装置」の一具体例であるテラヘルツ波計測装置100を用いて説明を進める。   Hereinafter, embodiments of the photoconductive device and the measuring device will be described with reference to the drawings. In particular, in the following, a terahertz wave measuring device 100, which includes a terahertz wave generating element 110 and a terahertz wave detecting element 130, each of which is a specific example of a "photoconductive element", and is a specific example of a "measuring device", will be described. Proceed with explanation.

(1)テラヘルツ波計測装置100の構成
初めに、図1を参照しながら、本実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成について説明する。図1は、本実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成を示すブロック図である。
(1) Configuration of Terahertz Wave Measurement Apparatus 100 First, the configuration of the terahertz wave measurement apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the terahertz wave measuring apparatus 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ波THzを試料10に照射すると共に、試料10を透過した又は試料10が反射したテラヘルツ波THz(つまり、試料10に照射されたテラヘルツ波THz)を検出する。尚、図1に示す例では、テラヘルツ波計測装置100は、試料10が反射したテラヘルツ波THzを検出している。   As shown in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 irradiates the sample 10 with the terahertz wave THz, and transmits the terahertz wave THz transmitted through the sample 10 or reflected by the sample 10 (that is, the terahertz wave irradiated on the sample 10). THz). In the example shown in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 detects the terahertz wave THz reflected by the sample 10.

テラヘルツ波THzは、1テラヘルツ(1THz=1012Hz)前後の周波数領域(つまり、テラヘルツ領域)に属する電磁波成分を含む電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。テラヘルツ領域は、様々な物質が固有の吸収スペクトルを有する周波数領域である。従って、テラヘルツ波計測装置100は、試料10に照射されたテラヘルツ波THzを解析することで、試料10の特性を計測することができる。 The terahertz wave THz is an electromagnetic wave including an electromagnetic wave component belonging to a frequency region around 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz) (that is, a terahertz region). The terahertz region is a frequency region having both light straightness and electromagnetic wave transmittance. The terahertz region is a frequency region in which various substances have unique absorption spectra. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 can measure the characteristics of the sample 10 by analyzing the terahertz wave THz applied to the sample 10.

ここで、テラヘルツ波THzの周期は、サブピコ秒のオーダーの周期であるがゆえに、当該テラヘルツ波THzの波形を直接的に検出することが技術的に困難である。そこで、テラヘルツ波計測装置100は、時間遅延走査に基づくポンプ・プローブ法を採用することで、テラヘルツ波THzの波形を間接的に検出する。以下、このようなポンプ・プローブ法を採用するテラヘルツ波計測装置100についてより具体的に説明を進める。   Here, since the cycle of the terahertz wave THz is on the order of sub-picoseconds, it is technically difficult to directly detect the waveform of the terahertz wave THz. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 indirectly detects the waveform of the terahertz wave THz by employing the pump-probe method based on the time delay scanning. Hereinafter, the terahertz wave measuring apparatus 100 employing the pump-probe method will be described more specifically.

図1に示すように、テラヘルツ波計測装置100は、パルスレーザ装置101と、「照射手段」の一具体例であるテラヘルツ波発生素子110と、ビームスプリッタ161と、反射鏡162と、反射鏡163と、ハーフミラー164と、光学遅延機構120と、「検出手段」の一具体例であるテラヘルツ波検出素子130と、バイアス電圧生成部141と、I−V(電流−電圧)変換部142と、制御部150とを備えている。   As shown in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 includes a pulse laser apparatus 101, a terahertz wave generating element 110 which is a specific example of “irradiating means”, a beam splitter 161, a reflecting mirror 162, and a reflecting mirror 163. A half mirror 164, an optical delay mechanism 120, a terahertz wave detection element 130 as a specific example of a “detection unit”, a bias voltage generation unit 141, an IV (current-voltage) conversion unit 142, And a control unit 150.

パルスレーザ装置101は、当該パルスレーザ装置101に入力される駆動電流に応じた光強度を有するサブピコ秒オーダー又はフェムト秒オーダーのパルスレーザ光LBを生成する。パルスレーザ装置101が生成したパルスレーザ光LBは、不図示の導光路(例えば、光ファイバ等)を介して、ビームスプリッタ161に入射する。   The pulse laser device 101 generates a sub-picosecond order or femtosecond order pulsed laser beam LB having a light intensity according to the drive current input to the pulse laser device 101. The pulse laser beam LB generated by the pulse laser device 101 enters the beam splitter 161 via a light guide (not shown) (for example, an optical fiber).

ビームスプリッタ161は、パルスレーザ光LBを、夫々が「励起光」の一具体例であるポンプ光LB1とプローブ光LB2とに分岐する。ポンプ光LB1は、不図示の導光路を介して、テラヘルツ波発生素子110に入射する。一方で、プローブ光LB2は、不図示の導光路及び反射鏡162を介して、光学遅延機構120に入射する。その後、光学遅延機構120から出射したプローブ光LB2は、反射鏡163及び不図示の導光路を介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。   The beam splitter 161 splits the pulsed laser light LB into a pump light LB1 and a probe light LB2, each of which is a specific example of the “excitation light”. The pump light LB1 enters the terahertz wave generation element 110 via a light guide path (not shown). On the other hand, the probe light LB2 is incident on the optical delay mechanism 120 via a light guide path (not shown) and the reflecting mirror 162. Thereafter, the probe light LB2 emitted from the optical delay mechanism 120 is incident on the terahertz wave detection element 130 via the reflecting mirror 163 and a light guide path (not shown).

テラヘルツ波発生素子110は、テラヘルツ波THzを出射する。具体的には、テラヘルツ波発生素子110が備えるギャップ部115(図2等参照)には、テラヘルツ波発生素子110が備える電極層113及び114(図2等参照)を介して、バイアス電圧生成部141が生成したバイアス電圧が印加されている。有効なバイアス電圧(例えば、0Vでないバイアス電圧)がギャップ部115に印加されている状態でポンプ光LB1がギャップ部115に照射されると、ギャップ部115に形成されている光伝導層112(図2等参照)にポンプ光LB1が照射される。この場合、ポンプ光LB1が照射された光伝導層112には、ポンプ光LB1による光励起によってキャリアが発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子110には、発生したキャリアに応じたサブピコ秒オーダーの又はフェムト秒オーダーのパルス状の電流信号が発生する。発生した電流信号は、電極層113及び114に流れる。その結果、テラヘルツ波発生素子110は、当該パルス状の電流信号に起因したテラヘルツ波THzを出射する。   The terahertz wave generating element 110 emits a terahertz wave THz. Specifically, the gap voltage 115 (see FIG. 2 and the like) provided in the terahertz wave generating element 110 is connected to the bias voltage generating section via the electrode layers 113 and 114 (see FIG. 2 and the like) provided in the terahertz wave generating element 110. The bias voltage generated by 141 is applied. When the pump light LB1 is applied to the gap 115 while an effective bias voltage (for example, a bias voltage other than 0 V) is applied to the gap 115, the photoconductive layer 112 formed in the gap 115 (FIG. 2 etc.) are irradiated with the pump light LB1. In this case, carriers are generated in the photoconductive layer 112 irradiated with the pump light LB1 by light excitation by the pump light LB1. As a result, the terahertz wave generating element 110 generates a pulse-like current signal on the order of subpicoseconds or on the order of femtoseconds according to the generated carrier. The generated current signal flows to the electrode layers 113 and 114. As a result, the terahertz wave generating element 110 emits a terahertz wave THz caused by the pulsed current signal.

テラヘルツ波発生素子110から出射したテラヘルツ波THzは、ハーフミラー164を透過する。その結果、ハーフミラー164を透過したテラヘルツ波THzは、試料10に照射される。試料10に照射されたテラヘルツ波THzは、試料10によって反射される。試料10によって反射されたテラヘルツ波THzは、ハーフミラー164によって反射される。ハーフミラー164によって反射されたテラヘルツ波THzは、テラヘルツ波検出素子130に入射する。   The terahertz wave THz emitted from the terahertz wave generating element 110 passes through the half mirror 164. As a result, the terahertz wave THz transmitted through the half mirror 164 is irradiated on the sample 10. The terahertz wave THz applied to the sample 10 is reflected by the sample 10. The terahertz wave THz reflected by the sample 10 is reflected by the half mirror 164. The terahertz wave THz reflected by the half mirror 164 enters the terahertz wave detection element 130.

テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波検出素子130に入射するテラヘルツ波THzを検出する。具体的には、テラヘルツ波検出素子130が備えるギャップ部115(図2等参照)にプローブ光LB2が照射されると、ギャップ部115に形成されている光伝導層112(図2等参照)にプローブ光LB2が照射される。この場合、プローブ光LB2が照射された光伝導層112には、プローブ光LB2による光励起によってキャリアが発生する。その結果、キャリアに応じた電流信号が、テラヘルツ波検出素子130が備える電極層113及び114(図2等参照)に流れる。プローブ光LB2がギャップ部115に照射されている状態でテラヘルツ波検出素子130にテラヘルツ波THzが照射されると、電極層113及び114に流れる電流信号の信号強度は、テラヘルツ波THzの光強度に応じて変化する。テラヘルツ波THzの光強度に応じて信号強度が変化する電流信号は、電極層113及び114を介して、I−V変換部142に出力される。   The terahertz wave detection element 130 detects a terahertz wave THz incident on the terahertz wave detection element 130. Specifically, when the gap portion 115 (see FIG. 2 and the like) provided in the terahertz wave detection element 130 is irradiated with the probe light LB2, the photoconductive layer 112 (see FIG. 2 and the like) formed in the gap portion 115 is irradiated. The probe light LB2 is irradiated. In this case, carriers are generated in the photoconductive layer 112 irradiated with the probe light LB2 by light excitation by the probe light LB2. As a result, a current signal corresponding to the carrier flows through the electrode layers 113 and 114 (see FIG. 2 and the like) included in the terahertz wave detection element 130. When the terahertz wave detection element 130 is irradiated with the terahertz wave THz while the probe light LB2 is irradiated on the gap portion 115, the signal intensity of the current signal flowing through the electrode layers 113 and 114 becomes equal to the light intensity of the terahertz wave THz. Will change accordingly. A current signal whose signal intensity changes according to the light intensity of the terahertz wave THz is output to the IV conversion unit 142 via the electrode layers 113 and 114.

光学遅延機構120は、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の差分(つまり、光路長差)を調整する。具体的には、光学遅延機構120は、プローブ光LB2の光路長を調整することで、光路長差を調整する。光路長差が調整されると、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に入射するタイミング(或いは、テラヘルツ波発生素子110がテラヘルツ波THzを出射するタイミング)と、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミング(或いは、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミング)との時間差が調整される。テラヘルツ波計測装置100は、この時間差を調整することで、テラヘルツ波THzの波形を間接的に検出する。例えば、光学遅延機構120によってプローブ光LB2の光路が0.3ミリメートル(但し、空気中での光路長)だけ長くなると、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミングが1ピコ秒だけ遅くなる。この場合、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングが、1ピコ秒だけ遅くなる。テラヘルツ波検出素子130に対して同一の波形を有するテラヘルツ波THzが数十MHz程度の間隔で繰り返し入射することを考慮すれば、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングを徐々にずらすことで、テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波THzの波形を間接的に検出することができる。つまり、後述するロックイン検出部151は、テラヘルツ波検出素子130の検出結果に基づいて、テラヘルツ波THzの波形を検出することができる。   The optical delay mechanism 120 adjusts the difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2 (that is, the optical path length difference). Specifically, the optical delay mechanism 120 adjusts the optical path length difference by adjusting the optical path length of the probe light LB2. When the optical path length difference is adjusted, the timing at which the pump light LB1 enters the terahertz wave generating element 110 (or the timing at which the terahertz wave generating element 110 emits the terahertz wave THz) and the time at which the probe light LB2 is detected by the terahertz wave detecting element 130 (Or a timing at which the terahertz wave detection element 130 detects the terahertz wave THz). The terahertz wave measuring apparatus 100 indirectly detects the waveform of the terahertz wave THz by adjusting the time difference. For example, when the optical path of the probe light LB2 is increased by 0.3 mm (however, the optical path length in the air) by the optical delay mechanism 120, the timing at which the probe light LB2 enters the terahertz wave detection element 130 is delayed by one picosecond. Become. In this case, the timing at which the terahertz wave detection element 130 detects the terahertz wave THz is delayed by one picosecond. Considering that the terahertz wave THz having the same waveform repeatedly enters the terahertz wave detection element 130 at intervals of about several tens of MHz, the timing at which the terahertz wave detection element 130 detects the terahertz wave THz is gradually shifted. Thereby, the terahertz wave detection element 130 can indirectly detect the waveform of the terahertz wave THz. That is, the lock-in detection unit 151 described later can detect the waveform of the terahertz wave THz based on the detection result of the terahertz wave detection element 130.

テラヘルツ波検出素子130から出力される電流信号は、I−V変換部142によって、電圧信号に変換される。   The current signal output from the terahertz wave detection element 130 is converted into a voltage signal by the IV conversion unit 142.

制御部150は、テラヘルツ波検出素子130の検出結果(つまり、I−V変換部142が出力する電圧信号)に基づいて、試料10の特性を計測する。試料10の特性を計測するために、制御部150は、ロックイン検出部151と、信号処理部152とを備えている。   The control unit 150 measures the characteristics of the sample 10 based on the detection result of the terahertz wave detection element 130 (that is, the voltage signal output from the IV conversion unit 142). The control unit 150 includes a lock-in detection unit 151 and a signal processing unit 152 for measuring characteristics of the sample 10.

ロックイン検出部151は、I−V変換部142から出力される電圧信号に対して、バイアス電圧生成部141が生成するバイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。その結果、ロックイン検出部151は、テラヘルツ波THzのサンプル値を検出する。その後、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の差分(つまり、光路長差)を適宜調整しながら同様の動作が繰り返されることで、ロックイン検出部151は、テラヘルツ波検出素子130が検出したテラヘルツ波THzの波形(時間波形)を検出することができる。ロックイン検出部151は、テラヘルツ波検出素子130が検出したテラヘルツ波THzの波形を示す波形信号を、信号処理部152に対して出力する。   The lock-in detector 151 performs synchronous detection on the voltage signal output from the IV converter 142 using the bias voltage generated by the bias voltage generator 141 as a reference signal. As a result, the lock-in detection unit 151 detects a sample value of the terahertz wave THz. After that, the similar operation is repeated while appropriately adjusting the difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2 (that is, the optical path length difference), so that the lock-in detection unit 151 performs the terahertz wave operation. The terahertz wave THz waveform (time waveform) detected by the detection element 130 can be detected. The lock-in detection unit 151 outputs a waveform signal indicating the waveform of the terahertz wave THz detected by the terahertz wave detection element 130 to the signal processing unit 152.

信号処理部152は、ロックイン検出部151から出力される波形信号に基づいて、試料10の特性を計測する。例えば、信号処理部152は、テラヘルツ時間領域分光法を用いてテラヘルツ波THzの周波数スペクトルを取得すると共に、当該周波数スペクトルに基づいて試料10の特性を計測する。   The signal processing unit 152 measures characteristics of the sample 10 based on the waveform signal output from the lock-in detection unit 151. For example, the signal processing unit 152 acquires the frequency spectrum of the terahertz wave THz using terahertz time domain spectroscopy, and measures the characteristics of the sample 10 based on the frequency spectrum.

(2)テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の構成
続いて、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の構成について説明する。尚、テラヘルツ波発生素子110の構成は、テラヘルツ波検出素子130の構成と同様である。従って、以下では、テラヘルツ波発生素子110の構成について説明する。但し、以下の説明は、テラヘルツ波検出素子130に対しても同様に適用可能である。更に、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸によって定義される三次元座標空間を用いて、テラヘルツ波発生素子110を説明する。
(2) Configuration of Terahertz Wave Generation Element 110 and Terahertz Wave Detection Element 130 Next, the configuration of the terahertz wave generation element 110 and the terahertz wave detection element 130 will be described. The configuration of the terahertz wave generating element 110 is the same as the configuration of the terahertz wave detecting element 130. Therefore, the configuration of the terahertz wave generating element 110 will be described below. However, the following description is similarly applicable to the terahertz wave detection element 130. Further, in the following description, the terahertz wave generating element 110 will be described using a three-dimensional coordinate space defined by an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other.

(2−1)第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1の構成
はじめに、図2(a)及び図2(b)を参照しながら、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110(以降、便宜上、“テラヘルツ波発生素子110−1”と称する)の構成について説明する。図2(a)は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1の上面を示す上面図である。図2(b)は、図2(a)に示すテラヘルツ波発生素子110−1のII−II’断面を示す断面図である。
(2-1) Configuration of Terahertz Wave Generating Element 110-1 of First Embodiment First, referring to FIGS. 2A and 2B, the terahertz wave generating element 110 of the first embodiment (hereinafter referred to as “Terahertz wave generating element 110-1” ) will be described. The configuration of the “terahertz wave generating element 110-1” for convenience will be described. FIG. 2A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generating element 110-1 according to the first embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a II-II ′ cross section of the terahertz wave generation element 110-1 illustrated in FIG.

図2(a)及び図2(b)に示すように、テラヘルツ波発生素子110−1は、基板111と、基板111の一方の表面(+Z軸方向側の表面)上に形成されている光伝導層112と、基板111の一方の表面上に形成されている一対の電極層(つまり、電極層113及び114)とを備えている。つまり、テラヘルツ波発生素子110−1は、基板111と光伝導層112並びに電極層113及び114とが、積層方向であるZ軸方向(つまり、基板111の表面に平行なXY平面に直交する方向)に沿って積層されている積層構造を有している。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the terahertz wave generating element 110-1 includes a substrate 111 and light formed on one surface (the surface on the + Z axis direction side) of the substrate 111. The semiconductor device includes a conductive layer 112 and a pair of electrode layers (that is, electrode layers 113 and 114) formed on one surface of the substrate 111. That is, in the terahertz wave generation element 110-1, the substrate 111, the photoconductive layer 112, and the electrode layers 113 and 114 are stacked in the Z-axis direction (that is, the direction orthogonal to the XY plane parallel to the surface of the substrate 111). ).

基板111は、半導体基板である。例えば、基板111は、InP(リン化インジウム)基板、GaAs(ガリウム砒素)基板又はSi(シリコン)基板等であってもよい。基板111の形状は板状であるが、その他の形状であってもよい。   The substrate 111 is a semiconductor substrate. For example, the substrate 111 may be an InP (indium phosphide) substrate, a GaAs (gallium arsenide) substrate, a Si (silicon) substrate, or the like. The shape of the substrate 111 is a plate shape, but may be another shape.

光伝導層112は、上述したポンプ光LB1が照射されることでキャリア(例えば、電子又は正孔)が発生する層である。光伝導層112は、例えば、GaAs、AlGaAs(アルミニウムガリウム砒素)、InGaP(リン化インジウムガリウム)、AlAs(砒化アルミニウム)、InP、InAlAs(砒化インジウムアルミニウム)、InGaAs(砒化インジウムガリウム)、GaAsSb(ガリウム砒素アンチモン)、InGaAsP(リン化インジウムガリウム砒素)、InAs(インジウム砒素)、InSb(アンチモン化インジウム)、及び、低温成長させた上記材料のうちの少なくとも一つから構成される。   The photoconductive layer 112 is a layer in which carriers (for example, electrons or holes) are generated by irradiation with the above-described pump light LB1. The photoconductive layer 112 is made of, for example, GaAs, AlGaAs (aluminum gallium arsenide), InGaP (indium gallium phosphide), AlAs (aluminum arsenide), InP, InAlAs (indium aluminum arsenide), InGaAs (indium gallium arsenide), GaAsSb (gallium). It is composed of at least one of antimony arsenide), InGaAsP (indium gallium arsenide phosphide), InAs (indium arsenide), InSb (indium antimonide), and the above-mentioned material grown at a low temperature.

電極層113及び114は、上述したバイアス電圧が印加される一対の電極層である。更に、電極層113及び114は、光伝導層112へのポンプ光LB1の照射に起因して発生したキャリアに応じた電流信号が流れる一対の電極層である。但し、電極層113及び114がテラヘルツ波検出素子130を構成する場合には、電極層113及び114は、光伝導層112へのプローブ光LB2の照射に起因して発生したキャリアに応じた電流信号であって且つテラヘルツ波検出素子130に照射されたテラヘルツ波THzの光強度に応じた電流信号が流れる一対の電極層である。電極層113及び114のうちの少なくとも一方は、透明電極材料(例えば、ITO、IZO、AZO、GZO及びIGZOのうちの少なくとも一つ)及び金属材料(例えば、Au、AuCr、AuGeNi及びAuSnのうちの少なくとも一つ)のうちの少なくとも一方から構成される。   The electrode layers 113 and 114 are a pair of electrode layers to which the above-described bias voltage is applied. Further, the electrode layers 113 and 114 are a pair of electrode layers through which current signals corresponding to carriers generated due to irradiation of the photoconductive layer 112 with the pump light LB1 flow. However, when the electrode layers 113 and 114 constitute the terahertz wave detecting element 130, the electrode layers 113 and 114 are current signals corresponding to carriers generated due to irradiation of the photoconductive layer 112 with the probe light LB2. And a pair of electrode layers through which current signals corresponding to the light intensity of the terahertz wave THz applied to the terahertz wave detection element 130 flow. At least one of the electrode layers 113 and 114 includes a transparent electrode material (for example, at least one of ITO, IZO, AZO, GZO, and IGZO) and a metal material (for example, Au, AuCr, AuGeNi, and AuSn). At least one).

電極層113は、物理的に一体化されている又は電気的に接続されている第1電極部113−1と第2電極部113−2と第3電極部113−3とを含む。第1電極部113−1は、Y軸方向に沿って延びる。第2電極部113−2は、第1電極部113−1の一部を起点に電極層114に向かって(つまり、−X軸方向に向かって)延びる。第3電極部113−3は、第2電極部113−2の−X軸側の側面に接すると共に基板111を起点に+Z軸方向に向かって(つまり、積層方向に沿って)延びる。電極層113の形状(XY平面上での形状)は、アルファベットの「T」となる。   The electrode layer 113 includes a first electrode unit 113-1, a second electrode unit 113-2, and a third electrode unit 113-3 which are physically integrated or electrically connected. The first electrode unit 113-1 extends along the Y-axis direction. The second electrode unit 113-2 extends from the part of the first electrode unit 113-1 toward the electrode layer 114 (that is, in the −X-axis direction). The third electrode portion 113-3 is in contact with the −X-axis side surface of the second electrode portion 113-2 and extends from the substrate 111 in the + Z-axis direction (that is, along the stacking direction). The shape (shape on the XY plane) of the electrode layer 113 is the letter "T".

第2電極部113−2は、アンテナとして機能し得る。例えば、第2電極部113−2は、いわゆるダイポールアンテナとして機能し得る。第1電極部113−1は、アンテナとして機能し得るとともに、アンテナとして機能し得る第2電極部113−2を介して電流信号が流れ込む伝送線路として機能し得る。例えば、第1電極部113−1は、いわゆる平行伝送線路として機能し得る。第3電極部113−3は、アンテナとして機能し得ると共に、光伝導層112から電流信号(つまり、ポンプ光LB1の励起によって発生したキャリア)を取り出す電極として機能し得る。但し、第1電極部113−1、第2電極部113−2及び第3電極部113−3は、その他の形状のアンテナ(例えば、いわゆるボウタイ型のアンテナ)として機能してもよい。   The second electrode unit 113-2 can function as an antenna. For example, the second electrode unit 113-2 can function as a so-called dipole antenna. The first electrode unit 113-1 can function as an antenna, and can also function as a transmission line into which a current signal flows via the second electrode unit 113-2 that can function as an antenna. For example, the first electrode unit 113-1 can function as a so-called parallel transmission line. The third electrode portion 113-3 can function as an antenna and can function as an electrode for extracting a current signal (that is, a carrier generated by the excitation of the pump light LB1) from the photoconductive layer 112. However, the first electrode portion 113-1, the second electrode portion 113-2, and the third electrode portion 113-3 may function as an antenna of another shape (for example, a so-called bow-tie antenna).

電極層114は、物理的に一体化されている又は電気的に接続されている第1電極部114−1と第2電極部114−2と第3電極部114−3とを含む。第1電極部114−1は、Y軸方向に沿って延びる。第2電極部114−2は、第1電極部114−1の一部を起点に電極層113に向かって(つまり、+X軸方向に向かって)延びる。第3電極部114−3は、第2電極部114−2の+X軸側の側面に接すると共に基板111を起点に+Z軸方向に向かって(つまり、積層方向に沿って)延びる。電極層114の形状(XY平面上での形状)は、アルファベットの「T」となる。   The electrode layer 114 includes a first electrode unit 114-1, a second electrode unit 114-2, and a third electrode unit 114-3 which are physically integrated or electrically connected. The first electrode unit 114-1 extends along the Y-axis direction. The second electrode portion 114-2 extends from the part of the first electrode portion 114-1 toward the electrode layer 113 (that is, in the + X axis direction). The third electrode portion 114-3 is in contact with the side surface on the + X-axis side of the second electrode portion 114-2 and extends from the substrate 111 toward the + Z-axis direction (that is, along the stacking direction). The shape (shape on the XY plane) of the electrode layer 114 is the letter "T".

第2電極部114−2は、アンテナとして機能し得る。例えば、第2電極部114−2は、いわゆるダイポールアンテナとして機能し得る。第1電極部114−1は、アンテナとして機能し得るとともに、アンテナとして機能し得る第2電極部114−2を介して電流信号が流れ込む伝送線路として機能し得る。例えば、第1電極部114−1は、いわゆる平行伝送線路として機能し得る。第3電極部114−3は、アンテナとして機能し得ると共に、光伝導層112から電流信号(つまり、ポンプ光LB1の励起によって発生したキャリア)を取り出す電極として機能し得る。但し、第1電極部114−1、第2電極部114−2及び第3電極部114−3は、その他の形状のアンテナ(例えば、いわゆるボウタイ型のアンテナ)として機能してもよい。   The second electrode unit 114-2 can function as an antenna. For example, the second electrode unit 114-2 can function as a so-called dipole antenna. The first electrode unit 114-1 can function as an antenna and can also function as a transmission line into which a current signal flows via the second electrode unit 114-2 that can function as an antenna. For example, the first electrode unit 114-1 can function as a so-called parallel transmission line. The third electrode portion 114-3 can function as an antenna and can function as an electrode for extracting a current signal (that is, carriers generated by the excitation of the pump light LB1) from the photoconductive layer 112. However, the first electrode portion 114-1, the second electrode portion 114-2, and the third electrode portion 114-3 may function as an antenna of another shape (for example, a so-called bow-tie antenna).

第3電極部113−3と第3電極部114−3との間には、電極層113及び114が形成されないギャップ部115が確保される。ギャップ部115には、光伝導層112が形成されている。従って、第3電極部113−3及び114−3の夫々は、「所定方向」の一具体例であるX軸方向に沿って光伝導層112を挟み込む。第3電極部113−3の−X軸側の側面113−3aは、光伝導層112の+X軸側の側面112cに接する。第3電極部114−3の+X軸側の側面114−3aは、光伝導層112の−X軸側の側面112dに接する。尚、側面113−3a及び側面114−3aの夫々は、「接触面」の一具体例である。   A gap portion 115 where the electrode layers 113 and 114 are not formed is secured between the third electrode portion 113-3 and the third electrode portion 114-3. The photoconductive layer 112 is formed in the gap 115. Therefore, each of the third electrode portions 113-3 and 114-3 sandwiches the photoconductive layer 112 along the X-axis direction which is a specific example of the "predetermined direction". The −X-axis side surface 113-3a of the third electrode portion 113-3 contacts the + X-axis side surface 112c of the photoconductive layer 112. The side surface 114-3a on the + X axis side of the third electrode portion 114-3 contacts the side surface 112d on the −X axis side of the photoconductive layer 112. Each of the side surface 113-3a and the side surface 114-3a is a specific example of a “contact surface”.

図2に示す例では、光伝導層112のY軸方向に沿った幅は、第2電極部113−2及び114−2並びに第3電極部113−3及び114−3の夫々のY軸方向に沿った幅よりも大きい。つまり、光伝導層112は、第2電極部113−2及び114−2並びに第3電極部113−3及び114−3から見て、Y軸方向に沿って突き出している。この場合であっても、光伝導層112のうちY軸方向に沿って突き出している部分は、図2(a)の点線の丸印が示すポンプ光LB1が照射される領域から離れている。このため、光伝導層112のうちY軸方向に沿って突き出している部分が、テラヘルツ波発生素子110の動作に悪影響を与えることはない。但し、光伝導層112のY軸方向に沿った幅は、第2電極部113−2及び114−2並びに第3電極部113−3及び114−3の夫々のY軸方向に沿った幅と同一であってもよい。   In the example shown in FIG. 2, the width of the photoconductive layer 112 along the Y-axis direction is equal to the width of the second electrode units 113-2 and 114-2 and the third electrode units 113-3 and 114-3 in the Y-axis direction. Greater than the width along. That is, the photoconductive layer 112 protrudes along the Y-axis direction when viewed from the second electrode units 113-2 and 114-2 and the third electrode units 113-3 and 114-3. Even in this case, the portion of the photoconductive layer 112 protruding along the Y-axis direction is apart from the area irradiated with the pump light LB1 indicated by the dotted circle in FIG. Therefore, the portion of the photoconductive layer 112 protruding along the Y-axis direction does not adversely affect the operation of the terahertz wave generating element 110. However, the width of the photoconductive layer 112 along the Y-axis direction is equal to the width of each of the second electrode units 113-2 and 114-2 and the third electrode units 113-3 and 114-3 along the Y-axis direction. They may be the same.

光伝導層112の+Z軸側の表面112aには、ポンプ光LB1が照射される。具体的には、ビームスプリッタ161から出射したポンプ光LB1は、表面112aに向かうように(図2(b)に示す例では、「入射方向」の一具体例である−Z軸方向に向かって)空間中を伝搬する。表面112aに到達したポンプ光LB1は、光伝導層112の内部を−Z軸方向に向かって透過していく。ポンプ光LB1は、光伝導層112の内部の焦点位置においてポンプ光LB1のビーム径が最も小さくなる(つまり、集光される)ように、光伝導層112に照射される。つまり、ポンプ光LB1は、光伝導層112の内部の焦点位置に向かってビーム径を縮小させながら伝搬していき、焦点位置に到達した後にはビーム径を拡大させながら伝搬していく。尚、ここで言う「ポンプ光LB1のビーム径」とは、ポンプ光LB1の光路の、XY平面に平行な断面の径を意味する。   The surface 112a on the + Z-axis side of the photoconductive layer 112 is irradiated with pump light LB1. Specifically, the pump light LB1 emitted from the beam splitter 161 is directed toward the surface 112a (toward the −Z-axis direction, which is one specific example of the “incident direction” in the example shown in FIG. 2B). ) Propagate in space. The pump light LB1 that has reached the surface 112a passes through the inside of the photoconductive layer 112 in the −Z-axis direction. The pump light LB1 is applied to the photoconductive layer 112 such that the beam diameter of the pump light LB1 is minimized (that is, condensed) at the focal position inside the photoconductive layer 112. That is, the pump light LB1 propagates while reducing the beam diameter toward the focal position inside the photoconductive layer 112, and propagates while increasing the beam diameter after reaching the focal position. The “beam diameter of the pump light LB1” here means a diameter of a cross section of the optical path of the pump light LB1 parallel to the XY plane.

本実施例では、電極層113及び114は、光伝導層112の内部におけるポンプ光LB1の伝搬態様に応じた形状を有している。具体的には、第3電極部113−3及び114−3は、光伝導層112の内部におけるポンプ光LB1の伝搬態様に応じた形状を有している。   In this embodiment, the electrode layers 113 and 114 have a shape according to the propagation mode of the pump light LB1 inside the photoconductive layer 112. Specifically, the third electrode portions 113-3 and 114-3 have a shape according to the propagation mode of the pump light LB1 inside the photoconductive layer 112.

以下、図3を参照しながら、第3電極部113−3及び114−3の形状について更に説明する。図3は、図2(a)に示すテラヘルツ波発生素子110−1のII−II’断面のうち第3電極部113−3及び114−3並びに光伝導層112付近の断面を拡大した断面図である。   Hereinafter, the shape of the third electrode portions 113-3 and 114-3 will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the section near the third electrode portions 113-3 and 114-3 and the photoconductive layer 112 in the II-II ′ cross section of the terahertz wave generating element 110-1 shown in FIG. It is.

図3に示すように、第3電極部113−3と第3電極部114−3との間の間隔(つまり、X軸方向に沿った間隔であり、以降、“電極間隔”と称する)は、光伝導層112の内部におけるポンプ光LB1の伝搬態様に応じて定まる所定位置において最小となる。尚、電極間隔は、実質的には、側面113−3aと側面114−3aとの間のX軸方向に沿った間隔に相当する。言い換えれば、ポンプ光LB1の入射方向であるZ軸方向に沿った仮想的な直線上の位置のうち電極間隔が最小となる位置は、所定位置となる。更に言い換えれば、電極間隔のZ軸方向(つまり、テラヘルツ波THzの入射方向)に沿った分布態様は、所定位置において電極間隔が最小となるような分布態様となる。更に言い換えれば、XZ平面(つまり、ポンプ光LB1の入射方向(言い換えれば、光伝導層112内でのポンプ光LB1の伝搬方向)であるZ軸方向に沿っており且つ電極層113及び114が光伝導層を挟み込むX軸方向に沿った平面)に沿ったテラヘルツ波発生素子110の断面内において、電極間隔は、所定位置において最小となる。このため、XZ平面に沿ったテラヘルツ波発生素子110の断面内において、所定位置における電極間隔は、所定位置からZ軸方向にずれた他の位置における電極間隔よりも小さくなる。   As shown in FIG. 3, an interval between the third electrode unit 113-3 and the third electrode unit 114-3 (that is, an interval along the X-axis direction, hereinafter, referred to as “electrode interval”) is , At a predetermined position determined according to the propagation mode of the pump light LB1 inside the photoconductive layer 112. The electrode interval substantially corresponds to the interval between the side surface 113-3a and the side surface 114-3a along the X-axis direction. In other words, the position on the virtual straight line along the Z-axis direction which is the incident direction of the pump light LB1 has the minimum electrode interval at the predetermined position. In other words, the distribution of the electrode intervals along the Z-axis direction (that is, the direction of incidence of the terahertz wave THz) is such that the electrode interval is minimized at a predetermined position. In other words, it is along the Z-axis direction which is the XZ plane (that is, the incident direction of the pump light LB1 (in other words, the propagation direction of the pump light LB1 in the photoconductive layer 112), and the electrode layers 113 and 114 In a cross section of the terahertz wave generating element 110 along a plane along the X-axis direction that sandwiches the conductive layer), the electrode interval becomes minimum at a predetermined position. For this reason, in the cross section of the terahertz wave generating element 110 along the XZ plane, the electrode interval at a predetermined position is smaller than the electrode interval at another position shifted from the predetermined position in the Z-axis direction.

電極間隔が最小となる所定位置は、表面112aと裏面112bとの間の領域のうち表面112a及び裏面112bが位置する端部位置とは異なる位置である。言い換えれば、所定位置は、Z軸方向に沿った仮想的な直線上の位置のうち端部位置とは異なる位置である。   The predetermined position where the electrode interval is minimum is a position different from the end position where the front surface 112a and the back surface 112b are located in the region between the front surface 112a and the back surface 112b. In other words, the predetermined position is a position different from the end position among positions on a virtual straight line along the Z-axis direction.

より具体的には、所定位置は、光伝導層112内を透過するポンプ光LB1のビーム径(つまり、X軸方向の径)が最小となる焦点位置と一致する。但し、ここでいう「所定位置が焦点位置と一致する」状態は、所定位置が焦点距離と厳密に一致する状態のみならず、所定位置が焦点距離と実質的に一致しているとみなすことが可能な程度に所定位置と焦点位置との間にずれがある(つまり、Z軸方向に沿ってずれがある)状態をも含む。   More specifically, the predetermined position coincides with the focal position where the beam diameter (that is, the diameter in the X-axis direction) of the pump light LB1 transmitted through the photoconductive layer 112 is minimized. However, the state where the "predetermined position coincides with the focal position" here is not only a state where the predetermined position exactly coincides with the focal length, but also a state where the predetermined position substantially coincides with the focal length. This includes a state where there is a deviation between the predetermined position and the focal position as much as possible (that is, there is a deviation along the Z-axis direction).

図3に示す例では、電極間隔は、Z軸方向に沿って以下のように変化している。まず、電極間隔は、表面112aと焦点位置(つまり、所定位置、以下同じ)との間の領域においては、焦点位置までの距離が近い位置における電極間隔ほど小さくなるように変化する。つまり、表面112aと焦点位置との間の領域内のある位置での電極間隔は、当該ある位置が−Z軸方向に向かうにつれて連続的に減少していく。一方で、電極間隔は、裏面112bと焦点位置との間の領域においては、焦点位置までの距離が近い位置における電極間隔ほど小さくなるように変化する。つまり裏面112bと焦点位置との間の領域内のある位置での電極間隔は、当該ある位置が−Z軸方向に向かうにつれて連続的に増加していく。つまり、Z軸方向に沿った電極間隔の変化傾向は、Z軸方向に沿ったビーム径の変化傾向と同一である。このため、第3電極部113−3及び114−3の夫々は、実質的には、ポンプ光LB1の光路の外縁(特に、XZ平面に沿った光路のある断面の外縁)に沿って分布する形状を有しているとも言える。   In the example shown in FIG. 3, the electrode interval changes as follows along the Z-axis direction. First, in a region between the surface 112a and the focal position (that is, a predetermined position, the same applies hereinafter), the electrode interval changes so that the electrode interval at a position closer to the focal position becomes smaller. That is, the electrode interval at a certain position in the region between the surface 112a and the focal position continuously decreases as the certain position moves toward the −Z-axis direction. On the other hand, in the region between the back surface 112b and the focal position, the electrode interval changes so as to become smaller as the electrode interval at a position closer to the focal position becomes shorter. That is, the electrode spacing at a certain position in the region between the back surface 112b and the focal position continuously increases as the certain position moves toward the −Z-axis direction. That is, the changing tendency of the electrode interval along the Z-axis direction is the same as the changing tendency of the beam diameter along the Z-axis direction. Therefore, each of the third electrode portions 113-3 and 114-3 is substantially distributed along the outer edge of the optical path of the pump light LB1 (particularly, the outer edge of a cross section having an optical path along the XZ plane). It can be said that it has a shape.

但し、電極間隔は、図3に示す態様とは異なる態様で変化してもよい。つまり、電極間隔は、所定位置において最小となる限りは、どのように変化してもよい。例えば、表面112aと所定位置との間の領域内のある位置での電極間隔は、当該ある位置が−Z軸方向に向かうにつれて段階的に減少してもよい。例えば、裏面112bと所定位置との間の領域内のある位置での電極間隔は、当該ある位置が−Z軸方向に向かうにつれて段階的に増加してもよい。   However, the electrode spacing may be changed in a manner different from the manner shown in FIG. That is, the electrode spacing may be changed in any way as long as it becomes minimum at the predetermined position. For example, the electrode spacing at a certain position in the region between the surface 112a and the predetermined position may decrease stepwise as the certain position moves toward the -Z axis direction. For example, the electrode spacing at a certain position in the region between the back surface 112b and the predetermined position may increase stepwise as the certain position moves in the −Z-axis direction.

第3電極部113−3及び114−3の夫々は、ポンプ光LB1の光路の外側に位置する。つまり、側面113−3a及び114−3aの夫々は、ポンプ光LB1の光路の内側に位置しない。従って、光伝導層112内において、ポンプ光LB1の伝搬が第3電極部113−3及び114−3によって阻害されることがない。   Each of the third electrode units 113-3 and 114-3 is located outside the optical path of the pump light LB1. That is, each of the side surfaces 113-3a and 114-3a is not located inside the optical path of the pump light LB1. Accordingly, the propagation of the pump light LB1 in the photoconductive layer 112 is not hindered by the third electrode portions 113-3 and 114-3.

以上説明した構成を有するテラヘルツ波発生素子110−1は、以下のように製造される。まず、MBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)装置に、基板111がローディングされる。その後、基板111上に、0.1ミクロンから0.8ミクロン程度の厚みを有するバッファ層が形成される。例えば、GaAsから構成されるバッファ層が形成される場合には、バッファ層は、基板111の温度が概ね500度から600度程度となり、Ga分子線の強度に対するAs分子線の強度の比(以降、“GaAs供給比”と称する)が概ね5から30程度となり且つ1時間当たり1ミクロンの成膜速度が得られる環境下で形成されてもよい。   The terahertz wave generating element 110-1 having the configuration described above is manufactured as follows. First, the substrate 111 is loaded into an MBE (Molecular Beam Epitaxy) apparatus. Thereafter, a buffer layer having a thickness of about 0.1 to 0.8 microns is formed on the substrate 111. For example, when a buffer layer composed of GaAs is formed, the temperature of the substrate 111 of the buffer layer is approximately 500 to 600 degrees, and the ratio of the intensity of the As molecular beam to the intensity of the Ga molecular beam (hereinafter referred to as “the intensity”) , "GaAs supply ratio") is about 5 to about 30 and a film formation rate of 1 micron per hour can be obtained.

その後、公知の成膜法等を用いて、バッファ層が形成された基板111上に、1ミクロンから4ミクロン程度の厚みを有する光伝導層112が一様に形成される。例えば、InGaAsから構成される光伝導層112が形成される場合には、光伝導層112は、基板111の温度が概ね500度以下となり且つ1時間当たり1ミクロンの成膜速度が得られる環境下で形成されてもよい。例えば、GaAsから構成される光伝導層112が形成される場合には、光伝導層112は、基板111の温度が概ね400度以下となり、GaAs供給比が、バッファ層を形成したときに用いられたGaAs供給比以上となり且つ1時間当たり1ミクロンの成膜速度が得られる環境下で形成されてもよい。   Thereafter, the photoconductive layer 112 having a thickness of about 1 micron to 4 microns is uniformly formed on the substrate 111 on which the buffer layer is formed by using a known film forming method or the like. For example, when the photoconductive layer 112 made of InGaAs is formed, the photoconductive layer 112 is formed in an environment where the temperature of the substrate 111 is approximately 500 ° C. or less and a deposition rate of 1 micron per hour can be obtained. May be formed. For example, when the photoconductive layer 112 made of GaAs is formed, the photoconductive layer 112 is used when the temperature of the substrate 111 is approximately 400 degrees or less and the GaAs supply ratio is formed when the buffer layer is formed. It may be formed in an environment in which the GaAs supply ratio is equal to or higher than that and the film formation rate is 1 micron per hour.

その後、光伝導層112に対して、熱アニール処理が施されてもよい。例えば、光伝導層112がGaAsから構成される場合には、光伝導層112に対して、基板111の温度が概ね600度程度となる環境下で5分から10分程度熱アニール処理が施されてもよい。   After that, the photoconductive layer 112 may be subjected to a thermal annealing process. For example, when the photoconductive layer 112 is made of GaAs, the photoconductive layer 112 is subjected to thermal annealing for about 5 to 10 minutes in an environment where the temperature of the substrate 111 is about 600 degrees. Is also good.

その後、MBE装置から光伝導層112が形成された基板111を取り出して、公知のパターニング法(例えば、リソグラフィー技術及びエッチング技術を組み合わせたパターニング法)を用いて、基板111上に一様に形成された光伝導層112がパターニングされる。その結果、基板111上には、上述した図3に示す形状を有する光伝導層112が残る。但し、リソグラフィー技術及びエッチング技術に代えて、機械加工法を用いて、基板111上に一様に形成された光伝導層112がパターニングされてもよい。   Thereafter, the substrate 111 on which the photoconductive layer 112 is formed is taken out from the MBE apparatus, and is uniformly formed on the substrate 111 by using a known patterning method (for example, a patterning method combining lithography and etching techniques). The photoconductive layer 112 is patterned. As a result, the photoconductive layer 112 having the shape shown in FIG. However, the photoconductive layer 112 formed uniformly on the substrate 111 may be patterned using a machining method instead of the lithography technique and the etching technique.

その後、公知の成膜法(例えば、スパッタリング法や、真空蒸着法や、金属成長法や、スプレー法等)や公知のパターニング方法を用いて、基板上に、上述した電極層113及び114が形成される。その後、ダイシングが施される。その結果、テラヘルツ波発生素子110−1の製造が完了する。   Thereafter, the above-described electrode layers 113 and 114 are formed on the substrate by a known film formation method (for example, a sputtering method, a vacuum evaporation method, a metal growth method, a spray method, or the like) or a known patterning method. Is done. Thereafter, dicing is performed. As a result, the manufacture of the terahertz wave generation element 110-1 is completed.

以上説明した構成を有するテラヘルツ波発生素子110−1によれば、光伝導層112の表面112a及び裏面112bが位置する端部位置とは異なる所定位置において電極間隔が最小とならない後述する比較例のテラヘルツ波発生素子と比較して、テラヘルツ波発生素子110−1によるテラヘルツ波THzの発生効率が向上する。具体的には、比較例のテラヘルツ波発生素子と比較して、テラヘルツ波発生素子110−1が出射するテラヘルツ波THzのシグナル成分の信号レベルが大きくなる。その結果、比較例のテラヘルツ波発生素子と比較して、テラヘルツ波発生素子110−1のS/N比が良化する。つまり、テラヘルツ波THzの発生効率が向上する。   According to the terahertz wave generating element 110-1 having the above-described configuration, the electrode spacing does not become minimum at a predetermined position different from the end position where the front surface 112a and the back surface 112b of the photoconductive layer 112 are located. Compared with the terahertz wave generating element, the generation efficiency of the terahertz wave THz by the terahertz wave generating element 110-1 is improved. Specifically, the signal level of the signal component of the terahertz wave THz emitted from the terahertz wave generating element 110-1 is higher than that of the terahertz wave generating element of the comparative example. As a result, the S / N ratio of the terahertz wave generating element 110-1 is improved as compared with the terahertz wave generating element of the comparative example. That is, the generation efficiency of the terahertz wave THz is improved.

ここで、本願発明者等は、図4に示す4つの比較例のテラヘルツ波発生素子及び本実施例のテラヘルツ波発生素子110−1におけるテラヘルツ波THzの発生効率を、コンピュータ演算によってシミュレーションした。尚、第1比較例のテラヘルツ波発生素子は、電極間隔が一定であり且つ光伝導層112の内部においてポンプ光LB1のビーム径が最小となるテラヘルツ波発生素子である。第2比較例のテラヘルツ波発生素子は、電極間隔が一定であり且つ光伝導層112の表面112aにおいてポンプ光LB1のビーム径が最小となるテラヘルツ波発生素子である。第3比較例のテラヘルツ波発生素子は、光伝導層112の表面112aにおいてポンプ光LB1のビーム径が最小となり且つ表面112aから裏面112bに向かう方向に沿って電極間隔が徐々に広がるテラヘルツ波発生素子である。第4比較例のテラヘルツ波発生素子は、光伝導層112の裏面112bにおいてポンプ光LB1のビーム径が最小となり且つ表面112aから裏面112bに向かう方向に沿って電極間隔が徐々に狭くなるテラヘルツ波発生素子である。   Here, the present inventors simulated the generation efficiency of the terahertz wave THz in the terahertz wave generating element of the four comparative examples and the terahertz wave generating element 110-1 of the present example shown in FIG. Note that the terahertz wave generating element of the first comparative example is a terahertz wave generating element in which the electrode spacing is constant and the beam diameter of the pump light LB1 is minimized inside the photoconductive layer 112. The terahertz wave generating element of the second comparative example is a terahertz wave generating element in which the distance between the electrodes is constant and the beam diameter of the pump light LB1 on the surface 112a of the photoconductive layer 112 is minimized. The terahertz wave generating element of the third comparative example is such that the beam diameter of the pump light LB1 is minimized on the front surface 112a of the photoconductive layer 112 and the electrode interval gradually increases along the direction from the front surface 112a to the back surface 112b. It is. In the terahertz wave generating element of the fourth comparative example, the terahertz wave generation in which the beam diameter of the pump light LB1 is minimized on the back surface 112b of the photoconductive layer 112 and the electrode interval gradually narrows in the direction from the front surface 112a to the back surface 112b. Element.

シミュレーションの結果、本願発明者等は、本実施例のテラヘルツ波発生素子110−1のテラヘルツ波THzの発生効率は、第1比較例から第4比較例のいずれのテラヘルツ波発生素子の発生効率よりも良好であるという結果を得た。具体的には、本願発明者等は、本実施例のテラヘルツ波発生素子110−1にある強度のポンプ光LB1を照射することで生ずる電流信号の信号強度(つまり、電流値)を1とすると、第1比較例のテラヘルツ波発生素子に同じ強度のポンプ光LB1を照射することで生ずる電流信号の信号強度が0.83になるという結果を得た。本願発明者等は、第2比較例又は第3比較例のテラヘルツ波発生素子に同じ強度のポンプ光LB1を照射することで生ずる電流信号の信号強度が0.94になるという結果を得た。本願発明者等は、第4比較例のテラヘルツ波発生素子に同じ強度のポンプ光LB1を照射することで生ずる電流信号の信号強度が0.77になるという結果を得た。電流信号の信号強度が大きいほど、発生するテラヘルツ波THzの信号強度もまた大きくなる。従って、シミュレーションの結果は、本実施例のテラヘルツ波発生素子110−1のテラヘルツ波THzの発生効率が良好であることを示している。   As a result of the simulation, the inventors of the present application have found that the generation efficiency of the terahertz wave THz of the terahertz wave generation element 110-1 of this embodiment is higher than that of any of the terahertz wave generation elements of the first to fourth comparative examples. Was also good. Specifically, the present inventors assume that the signal intensity (that is, the current value) of the current signal generated by irradiating the pump light LB1 with a certain intensity to the terahertz wave generation element 110-1 of this embodiment is 1. The result was that the signal intensity of the current signal generated by irradiating the pump light LB1 of the same intensity to the terahertz wave generating element of the first comparative example was 0.83. The inventors of the present application obtained the result that the signal intensity of the current signal generated by irradiating the pump light LB1 of the same intensity to the terahertz wave generating element of the second comparative example or the third comparative example was 0.94. The inventors of the present application obtained a result that the signal intensity of a current signal generated by irradiating the pump light LB1 of the same intensity to the terahertz wave generation element of the fourth comparative example was 0.77. As the signal strength of the current signal increases, the signal strength of the generated terahertz wave THz also increases. Therefore, the result of the simulation indicates that the generation efficiency of the terahertz wave THz of the terahertz wave generation element 110-1 of this embodiment is good.

ここで、電流信号の信号強度は、ポンプ光LB1の光励起によって生ずるキャリアの数が多くなるほど大きくなる。光励起によって生ずるキャリアの数は、光伝導層112の各部にポンプ光LB1が与えるエネルギー量の積算値が大きくなるほど大きくなる。光伝導層112の各部にポンプ光LB1が与えるエネルギー量は、光伝導層112の各部に到達した時点でのポンプ光LB1の強度が大きくなるほど大きくなる。   Here, the signal intensity of the current signal increases as the number of carriers generated by the optical excitation of the pump light LB1 increases. The number of carriers generated by photoexcitation increases as the integrated value of the amount of energy given by the pump light LB1 to each part of the photoconductive layer 112 increases. The amount of energy given by the pump light LB1 to each part of the photoconductive layer 112 increases as the intensity of the pump light LB1 at the time when the light reaches the respective parts of the photoconductive layer 112 increases.

また、電流信号の信号強度は、キャリアの移動速度が大きくなるほど大きくなる。キャリアの移動速度は、光伝導層112に印加される電界の強度が大きくなるほど大きくなる。光伝導層112に印加される電界の強度は、電極間隔が小さくなるほど大きくなる。   Further, the signal strength of the current signal increases as the moving speed of the carrier increases. The moving speed of the carrier increases as the intensity of the electric field applied to the photoconductive layer 112 increases. The intensity of the electric field applied to the photoconductive layer 112 increases as the distance between the electrodes decreases.

従って、テラヘルツ波THzの発生効率を向上するためには、光伝導層112の各部に到達した時点でのポンプ光LB1の強度ができるだけ大きくなるという第1の特性、及び、電極間隔ができるだけ小さくなるという第2の特性を満たせばよい。シミュレーションの結果を踏まえると、本実施例のテラヘルツ波発生素子110−1は、各比較例のテラヘルツ波発生素子と比較して、第1の特性及び第2の特性をバランスよく満たしていると言える。具体的には、第1及び第2の特性は、光伝導層112の表面112a及び裏面112bが位置する端部位置とは異なる所定位置において電極間隔が最小となるというテラヘルツ波発生素子110−1の特徴によって、バランスよく満たされている。更に、第1の特性及び第2の特性は、Z軸方向に沿った電極間隔の変化傾向がZ軸方向に沿ったビーム径の変化傾向と同一である(つまり、第3電極部113−3及び114−3の夫々が、ポンプ光LB1の光路の外縁に沿って分布する形状を有している)というテラヘルツ波発生素子110−1の特徴によっても、バランスよく満たされている。   Therefore, in order to improve the generation efficiency of the terahertz wave THz, the first characteristic that the intensity of the pump light LB1 at the time of reaching each part of the photoconductive layer 112 becomes as large as possible, and the electrode interval becomes as small as possible. What is necessary is just to satisfy the second characteristic. Based on the results of the simulation, it can be said that the terahertz wave generating element 110-1 of the present embodiment satisfies the first characteristic and the second characteristic in a better balance than the terahertz wave generating elements of each comparative example. . Specifically, the first and second characteristics are such that a terahertz wave generating element 110-1 has a minimum electrode interval at a predetermined position different from an end position where the front surface 112a and the back surface 112b of the photoconductive layer 112 are located. The characteristics are well-balanced. Further, in the first characteristic and the second characteristic, the changing tendency of the electrode interval along the Z-axis direction is the same as the changing tendency of the beam diameter along the Z-axis direction (that is, the third electrode unit 113-3). , And 114-3 have a shape distributed along the outer edge of the optical path of the pump light LB1).

尚、ここまでテラヘルツ波検出素子110を例に説明してきたが、テラヘルツ波検出素子130もまた、光伝導層112の表面112a及び裏面112bが位置する端部位置とは異なる所定位置において電極間隔が最小とならないテラヘルツ波検出素子と比較して、テラヘルツ波検出素子130によるテラヘルツ波THzの検出効率が向上する。具体的には、比較例のテラヘルツ波検出素子と比較して、テラヘルツ波検出素子130が検出するテラヘルツ波THzの信号強度が大きくなる。その結果、比較例のテラヘルツ波検出素子と比較して、テラヘルツ波検出素子130のS/N比が良化する。   Although the terahertz wave detecting element 110 has been described above as an example, the terahertz wave detecting element 130 also has an electrode spacing at a predetermined position different from an end position where the front surface 112a and the back surface 112b of the photoconductive layer 112 are located. The detection efficiency of the terahertz wave THz by the terahertz wave detecting element 130 is improved as compared with the terahertz wave detecting element which is not minimized. Specifically, the signal intensity of the terahertz wave THz detected by the terahertz wave detecting element 130 is larger than that of the terahertz wave detecting element of the comparative example. As a result, the S / N ratio of the terahertz wave detection element 130 is improved as compared with the terahertz wave detection element of the comparative example.

(2−2)第2実施例のテラヘルツ波発生素子110−2の構成
続いて、図5(a)から図5(c)を参照しながら、第2実施例のテラヘルツ波発生素子110(以降、便宜上、“テラヘルツ波発生素子110−2”と称する)の構成について説明する。図5(a)は、第2実施例のテラヘルツ波発生素子110−2の上面を示す上面図である。図5(b)は、図5(a)に示すテラヘルツ波発生素子110−2のV(1)−V(1)’断面を示す断面図である。図5(c)は、図5(a)に示すテラヘルツ波発生素子110−2のV(2)−V(2)’断面を示す断面図である。
(2-2) Configuration of Terahertz Wave Generation Element 110-2 of Second Embodiment Next, referring to FIGS. 5A to 5C, the terahertz wave generation element 110 of the second embodiment (hereinafter referred to as “Terahertz wave generation element 110”) , For convenience, referred to as “Terahertz wave generating element 110-2”). FIG. 5A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generation element 110-2 according to the second embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a V (1) -V (1) ′ cross section of the terahertz wave generating element 110-2 illustrated in FIG. 5A. FIG. 5C is a cross-sectional view illustrating a V (2) -V (2) ′ cross section of the terahertz wave generation element 110-2 illustrated in FIG. 5A.

図5(a)から図5(c)に示すように、第2実施例のテラヘルツ波発生素子110−2は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1と比較して、光伝導層112並びに第3電極部113−3及び114−3の夫々の形状が異なるという点で異なっている。第2実施例のテラヘルツ波発生素子110−2のその他の構成要件は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1のその他の構成要件と同一であってもよい。   As shown in FIGS. 5A to 5C, the terahertz wave generator 110-2 of the second embodiment has a photoconductive layer compared to the terahertz wave generator 110-1 of the first embodiment. The third embodiment is different in that the shapes of the second electrode 112 and the third electrode units 113-3 and 114-3 are different. The other components of the terahertz wave generator 110-2 of the second embodiment may be the same as the other components of the terahertz wave generator 110-1 of the first embodiment.

具体的には、XY平面(つまり、ポンプ光LB1の入射方向に交わる平面)上での光伝導層112の形状は、楕円形(或いは、円形)となる。このように光伝導層112の形状を楕円形に設定する理由は、XY平面上でのポンプ光LB1のビーム形状が円形であるためである。   Specifically, the shape of the photoconductive layer 112 on the XY plane (that is, the plane intersecting the incident direction of the pump light LB1) is elliptical (or circular). The reason why the shape of the photoconductive layer 112 is set to be elliptical is that the beam shape of the pump light LB1 on the XY plane is circular.

光伝導層112の形状が楕円形となることに合わせて、XY平面内上での第3電極層113及び114の夫々の形状は、光伝導層112に向かって凹となる円弧形状となる。従って、表面112aと裏面112bとの間の領域内のある位置での電極間隔は、当該ある位置がZ軸方向に沿って所定位置(焦点位置)に近づくほど且つ当該ある位置がY軸方向に沿って光伝導層112の中心から遠ざかるほど小さくなる。例えば、図5(b)及び図5(c)に示すように、光伝導層112の中心から相対的に遠いXZ平面に沿った断面内の所定位置での電極間隔d2(図5(c)参照)は、光伝導層112の中心に相対的に近いXZ平面に沿った断面内の所定位置での電極間隔d1(図5(b)参照)よりも小さくなる。   As the shape of the photoconductive layer 112 becomes elliptical, the shape of each of the third electrode layers 113 and 114 on the XY plane becomes an arc shape concave toward the photoconductive layer 112. Therefore, the electrode interval at a certain position in the region between the front surface 112a and the back surface 112b is such that the closer the certain position is to a predetermined position (focal position) along the Z-axis direction, and the more the certain position is in the Y-axis direction. The distance becomes smaller as the distance from the center of the photoconductive layer 112 increases. For example, as shown in FIGS. 5B and 5C, the electrode spacing d2 at a predetermined position in a cross section along the XZ plane relatively far from the center of the photoconductive layer 112 (FIG. 5C) (See FIG. 5B) is smaller than the electrode spacing d1 at a predetermined position in a cross section along the XZ plane relatively close to the center of the photoconductive layer 112.

その結果、XY平面上での光伝導層112の形状が矩形(長方形又は正方形)となる場合と比較して、電極間隔がより小さくなる。従って、テラヘルツ波THzの発生効率がより一層向上する。   As a result, the distance between the electrodes is smaller than when the shape of the photoconductive layer 112 on the XY plane is rectangular (rectangular or square). Therefore, the generation efficiency of the terahertz wave THz is further improved.

(2−3)第3実施例のテラヘルツ波発生素子110−3の構成
続いて、図6(a)から図6(b)を参照しながら、第3実施例のテラヘルツ波発生素子110(以降、便宜上、“テラヘルツ波発生素子110−3”と称する)の構成について説明する。図6(a)は、第3実施例のテラヘルツ波発生素子110−3の上面を示す上面図である。図6(b)は、図6(a)に示すテラヘルツ波発生素子110−3のVI−VI’断面を示す断面図である。
(2-3) Configuration of Terahertz Wave Generator 110-3 of Third Embodiment Next, referring to FIGS. 6A to 6B, the terahertz wave generator 110 of the third embodiment (hereinafter referred to as “Terahertz wave generator 110”) will be described. The configuration of the “Terahertz wave generating element 110-3” will be described. FIG. 6A is a top view illustrating the top surface of the terahertz wave generation element 110-3 according to the third embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a VI-VI ′ cross section of the terahertz wave generation element 110-3 illustrated in FIG.

図6(a)から図6(b)に示すように、第3実施例のテラヘルツ波発生素子110−3は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1と比較して、光伝導層112並びに第3電極部113−3及び114−3の夫々の形状が異なるという点で異なっている。第3実施例のテラヘルツ波発生素子110−3のその他の構成要件は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1のその他の構成要件と同一であってもよい。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the terahertz wave generating element 110-3 of the third embodiment has a photoconductive layer compared to the terahertz wave generating element 110-1 of the first embodiment. The third embodiment is different in that the shapes of the second electrode 112 and the third electrode units 113-3 and 114-3 are different. The other components of the terahertz wave generator 110-3 of the third embodiment may be the same as the other components of the terahertz wave generator 110-1 of the first embodiment.

具体的には、上述した第1実施例では、第3電極部113−3がポンプ光LB1の光路の外縁に沿って分布する形状を有しているがゆえに、XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3が全体として、第3電極部114−3に向かって凸状に突き出している(図2(b)参照)。一方で、第3実施例では、図6(b)に示すように、XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3のうちの一部である第1部分113−31が、第3電極部114−3に向かって突き出している(例えば、凸状に突き出している、以下同じ)。XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3のうちの他の一部である第2部分113−32は、第3電極部114−3に向かって突き出していない。言い換えれば、XZ平面に沿ったある断面内において、側面113−3aのうちの一部である第1側面部分113−31aが、側面114−3aに向かって突き出している。XZ平面に沿ったある断面内において、側面113−3aのうちの他の一部である第2側面部分113−32aが、側面114−3aに向かって突き出していない。   Specifically, in the first embodiment described above, since the third electrode portion 113-3 has a shape distributed along the outer edge of the optical path of the pump light LB1, the third electrode portion 113-3 has a certain cross section along the XZ plane. In FIG. 2, the third electrode portion 113-3 as a whole protrudes in a convex shape toward the third electrode portion 114-3 (see FIG. 2B). On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 6B, in a certain cross section along the XZ plane, the first portion 113-31 which is a part of the third electrode portion 113-3 is formed. , And protrudes toward the third electrode portion 114-3 (for example, protrudes in a convex shape, the same applies hereinafter). In a cross section along the XZ plane, the second portion 113-32, which is another part of the third electrode portion 113-3, does not protrude toward the third electrode portion 114-3. In other words, in a cross section along the XZ plane, the first side surface portion 113-31a, which is a part of the side surface 113-3a, protrudes toward the side surface 114-3a. In a cross section along the XZ plane, the second side surface portion 113-32a, which is another part of the side surface 113-3a, does not project toward the side surface 114-3a.

更に、上述した第1実施例では、第3電極部114−3がポンプ光LB1の光路の外縁に沿って分布する形状を有しているがゆえに、XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部114−3が全体として、第3電極部113−3に向かって凸状に突き出している(図2(b)参照)。一方で、第3実施例では、図6(b)に示すように、XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部114−3のうちの一部である第1部分114−31が、第3電極部113−3に向かって突き出している。XZ平面に沿ったある断面内において、第3電極部114−3のうちの他の一部である第2部分114−32は、第3電極部113−3に向かって突き出していない。言い換えれば、XZ平面に沿ったある断面内において、側面114−3aのうちの一部である第1側面部分114−31aが、側面113−3aに向かって突き出している。XZ平面に沿ったある断面内において、側面114−3aのうちの他の一部である第2側面部分114−32aが、側面113−3aに向かって突き出していない。   Further, in the above-described first embodiment, since the third electrode portion 114-3 has a shape distributed along the outer edge of the optical path of the pump light LB1, the third electrode portion 114-3 has a shape in a cross section along the XZ plane. The three electrode portions 114-3 as a whole protrude toward the third electrode portion 113-3 in a convex shape (see FIG. 2B). On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 6B, in a certain cross section along the XZ plane, the first portion 114-31 which is a part of the third electrode portion 114-3 is formed. , And protrudes toward the third electrode portion 113-3. In a cross section along the XZ plane, the second portion 114-32, which is another part of the third electrode portion 114-3, does not protrude toward the third electrode portion 113-3. In other words, in a cross section along the XZ plane, the first side surface portion 114-31a, which is a part of the side surface 114-3a, protrudes toward the side surface 113-3a. In a cross section along the XZ plane, the second side surface portion 114-32a, which is another part of the side surface 114-3a, does not project toward the side surface 113-3a.

その結果、XZ平面に沿ったある断面内において第3電極部113−3の全体が第3電極部114−3に向かって凸状に突き出し且つ第3電極部114−3の全体が第3電極部113−3に向かって凸状に突き出すテラヘルツ波発生素子と比較して、電極間隔が必要以上に狭くなることがない。従って、第3電極部113−3と第3電極部114−3との間の寄生容量が相対的に小さくなる。   As a result, in a certain cross section along the XZ plane, the entirety of the third electrode portion 113-3 protrudes toward the third electrode portion 114-3 and the entirety of the third electrode portion 114-3 becomes the third electrode portion. As compared with the terahertz wave generating element that protrudes toward the portion 113-3, the electrode interval is not reduced more than necessary. Therefore, the parasitic capacitance between the third electrode unit 113-3 and the third electrode unit 114-3 becomes relatively small.

(2−4)第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−3の構成
続いて、図7(a)から図7(c)を参照しながら、第4実施例のテラヘルツ波発生素子110(以降、便宜上、“テラヘルツ波発生素子110−4”と称する)の構成について説明する。図7(a)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−4のXY平面に沿った断面を示す断面図である。図7(b)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−4の断面(図7(a)中のVII(1)−VII(1)’断面に相当)を示す断面図である。図7(c)は、第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−4の断面(図7(a)中のVII(2)−VII(2)’断面に相当)を示す断面図である。
(2-4) Configuration of Terahertz Wave Generator 110-3 of Fourth Embodiment Next, referring to FIGS. 7A to 7C, the terahertz wave generator 110 of the fourth embodiment (hereinafter referred to as “Terahertz wave generator 110”) will be described. , For convenience, referred to as “Terahertz wave generating element 110-4”). FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating a cross section along the XY plane of the terahertz wave generation element 110-4 of the fourth embodiment. FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a cross section (corresponding to a VII (1) -VII (1) ′ cross section in FIG. 7A) of the terahertz wave generating element 110-4 of the fourth embodiment. FIG. 7C is a cross-sectional view illustrating a cross section (corresponding to the VII (2) -VII (2) ′ cross section in FIG. 7A) of the terahertz wave generating element 110-4 of the fourth embodiment.

図7(a)から図7(c)に示すように、第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−4は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1と比較して、光伝導層112並びに第3電極部113−3及び114−3の夫々の形状が異なるという点で異なっている。第4実施例のテラヘルツ波発生素子110−4のその他の構成要件は、第1実施例のテラヘルツ波発生素子110−1のその他の構成要件と同一であってもよい。   As shown in FIGS. 7A to 7C, the terahertz wave generating element 110-4 of the fourth embodiment is different from the terahertz wave generating element 110-1 of the first embodiment in the photoconductive layer. The third embodiment is different in that the shapes of the second electrode 112 and the third electrode units 113-3 and 114-3 are different. The other components of the terahertz wave generator 110-4 of the fourth embodiment may be the same as the other components of the terahertz wave generator 110-1 of the first embodiment.

具体的には、第4実施例では、図7(a)に示すように、XY平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿ってポンプ光LB1を挟み込む一対の第3部分113−33及び114−33の間の間隔は、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿ってポンプ光LB1を挟み込まない一対の第4部分113−34及び114−34の間の間隔よりも小さくなる。或いは、XY平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿って所定強度以上のポンプ光LB1を挟み込む一対の第3部分113−33及び114−33の間の間隔は、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿って所定強度以上のポンプ光LB1を挟み込まない一対の第4部分113−34及び114−34の間の間隔よりも小さくなる。例えば、図7(b)は、XY平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿ってポンプ光LB1を挟み込む一対の第3部分113−33及び114−33の間の所定位置における間隔がd3であることを示す。例えば、図7(b)は、XY平面に沿ったある断面内において、第3電極部113−3及び114−3のうちX軸方向に沿ってポンプ光LB1を挟み込まない一対の第4部分113−34及び114−34の間の所定位置における間隔がd4(但し、d4>d3)であることを示す。   Specifically, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 7A, in a certain cross section along the XY plane, the third electrode portions 113-3 and 114-3 extend along the X-axis direction. The interval between the pair of third portions 113-33 and 114-33 that sandwiches the pump light LB1 is a pair of third electrodes 113-3 and 114-3 that do not sandwich the pump light LB1 along the X-axis direction. It is smaller than the interval between the fourth portions 113-34 and 114-34. Alternatively, in a cross section along the XY plane, a pair of third portions 113-33 and 114 sandwiching the pump light LB1 having a predetermined intensity or more along the X-axis direction among the third electrode portions 113-3 and 114-3. The interval between −33 is the distance between the pair of fourth portions 113-34 and 114-34 of the third electrode portions 113-3 and 114-3 that do not sandwich the pump light LB1 having a predetermined intensity or more along the X-axis direction. Smaller than the spacing between them. For example, FIG. 7B shows a pair of third portions 113-3 sandwiching the pump light LB1 along the X-axis direction among the third electrode portions 113-3 and 114-3 in a cross section along the XY plane. It shows that the interval at a predetermined position between 33 and 114-33 is d3. For example, FIG. 7B illustrates a pair of fourth portions 113 of the third electrode portions 113-3 and 114-3 that do not sandwich the pump light LB1 along the X-axis direction in a cross section along the XY plane. The distance at a predetermined position between −34 and 114-34 is d4 (where d4> d3).

その結果、第3電極部113−3及び114−3がポンプ光LB1を挟み込まない領域(つまり、キャリアが発生しない又は発生しにくい領域)において電極間隔が必要以上に狭くなることがない。従って、第3電極部113−3と第3電極部114−3との間の寄生容量が相対的に小さくなる。   As a result, in a region where the third electrode portions 113-3 and 114-3 do not sandwich the pump light LB1 (that is, a region where carriers are not generated or hardly generated), the electrode interval is not reduced more than necessary. Therefore, the parasitic capacitance between the third electrode unit 113-3 and the third electrode unit 114-3 becomes relatively small.

尚、上述の説明では、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130を用いて説明を進めた。しかしながら、テラヘルツ波とは異なる任意の電磁波を発生する(言い換えれば、出射する)任意の電磁波発生素子が、上述したテラヘルツ波発生素子110と同様の構造を有していてもよい。テラヘルツ波とは異なる任意の電磁波を検出する任意の電磁波検出素子が、上述したテラヘルツ波検出素子130と同様の構造を有していてもよい。この場合であっても、任意の電磁波発生素子及び任意の電磁波検出素子の夫々は、上述したテラヘルツ波発生素子110又はテラヘルツ波検出素子130が享受可能な効果と同様の効果を好適に享受することができる。   In the above description, the description has been made using the terahertz wave generating element 110 and the terahertz wave detecting element 130. However, any electromagnetic wave generation element that generates (in other words, emits) any electromagnetic wave different from the terahertz wave may have a structure similar to that of the above-described terahertz wave generation element 110. Any electromagnetic wave detection element that detects any electromagnetic wave different from the terahertz wave may have the same structure as the above-described terahertz wave detection element 130. Even in this case, each of the arbitrary electromagnetic wave generation element and the arbitrary electromagnetic wave detection element preferably enjoys the same effect as the above-mentioned effect that the terahertz wave generation element 110 or the terahertz wave detection element 130 can enjoy. Can be.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光伝導素子及び計測装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or spirit of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and a photoconductive element with such a change And a measuring device are also included in the technical scope of the present invention.

10 試料
100 テラヘルツ波計測装置
101 パルスレーザ装置
110 テラヘルツ波発生素子
111 基板
112 光伝導層
113、114 電極層
115 ギャップ部
120 光学遅延機構
130 テラヘルツ波検出素子
150 制御部
151 ロックイン検出部
152 信号処理部
LB1 ポンプ光
LB2 プローブ光
THz テラヘルツ波
REFERENCE SIGNS LIST 10 sample 100 terahertz wave measuring apparatus 101 pulse laser apparatus 110 terahertz wave generating element 111 substrate 112 photoconductive layer 113, 114 electrode layer 115 gap section 120 optical delay mechanism 130 terahertz wave detecting element 150 control section 151 lock-in detecting section 152 signal processing Section LB1 Pump light LB2 Probe light THz Terahertz wave

Claims (1)

表面に励起光が入射する光伝導層と、前記励起光の入射方向に交わる所定方向に沿って前記光伝導層を挟み込む一対の電極とを備え、
前記一対の電極の夫々の前記入射方向に交わる平面上での形状は、前記光伝導層内を透過する前記励起光の光路の外縁に沿って分布する円弧形状である
ことを特徴とする光伝導素子。
A photoconductive layer on which excitation light is incident on the surface, and a pair of electrodes sandwiching the photoconductive layer along a predetermined direction intersecting the incident direction of the excitation light,
The shape of the pair of electrodes on a plane intersecting the incident direction is an arc shape distributed along an outer edge of an optical path of the excitation light transmitted through the photoconductive layer. element.
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