JP2013171954A - Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method - Google Patents

Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2013171954A
JP2013171954A JP2012034572A JP2012034572A JP2013171954A JP 2013171954 A JP2013171954 A JP 2013171954A JP 2012034572 A JP2012034572 A JP 2012034572A JP 2012034572 A JP2012034572 A JP 2012034572A JP 2013171954 A JP2013171954 A JP 2013171954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excitation light
terahertz wave
generating element
terahertz
wave generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012034572A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Kajiki
康介 加治木
Takahiro Sato
崇広 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2012034572A priority Critical patent/JP2013171954A/en
Publication of JP2013171954A publication Critical patent/JP2013171954A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a terahertz generating element which can improve a ratio of exciting light contributing to the generation of a terahertz wave pulse.SOLUTION: A terahertz generating element for generating a terahertz wave by irradiation of exiting light 8 includes an exciting light absorption part 2 made of a semiconductor having a smaller band gap than energy corresponding to a wavelength range that the exciting light has, and having a reference surface which is determined considering an irradiation direction of the exciting light. The exciting light absorption part 2 has a stair shape part 3 in which a plurality of stair-steps 4, 5, 6 and 7, which have different distances in step-wise in a vertical direction with respect to the reference surface and have respective planar surfaces parallel to the reference surface, are constructed ranging via a side face connecting between planar surfaces having different distances.

Description

本発明は、ミリ波帯からテラヘルツ波帯(30GHz〜30THz)までの周波数領域の電磁波成分を含むテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子、それを用いたテラヘルツ波発生装置、テラヘルツ時間領域分光(THz−TDS)装置、テラヘルツイメージング装置、テラヘルツ波発生装置の製造方法等に関する。 The present invention relates to a terahertz wave generating element that generates a terahertz wave including an electromagnetic wave component in a frequency region from a millimeter wave band to a terahertz wave band (30 GHz to 30 THz), a terahertz wave generating device using the terahertz wave generating device, and terahertz time domain spectroscopy (THz). -TDS) apparatus, terahertz imaging apparatus, terahertz wave generator manufacturing method, and the like.

近年、テラヘルツ波を用いた非破壊なセンシング技術が開発されている。この周波数帯の電磁波の応用分野として、イメージング技術、物質の吸収スペクトルや複素誘電率を求めて分子の結合状態などの物性を調べる分光技術、キャリア濃度や移動度、導電率などの物性を調べる計測技術、生体分子の解析技術などが開発されている。これらの技術を実用化するためには、テラヘルツ波の発生技術の進歩が重要な要素の一つとなっている。この様なテラヘルツ波の発生技術として、フォトデンバー効果を利用したテラヘルツ波発生素子が提案されている(特許文献1参照)。ここでフォトデンバー効果とは、半導体表面に励起光パルスを照射した際に生じる2つの光励起キャリア(電子と正孔)の拡散速度差に起因した瞬間的な表面電流の時間変化によりテラヘルツ波パルスを生じる効果である。励起光パルスが半導体表面に照射された瞬間、励起キャリアは表面付近で高密度であるために半導体内部へ拡散しようとする。電子の拡散速度は一般に正孔の拡散速度より大きいので、電子のほうがより遠くへより速く拡散する。これにより、電子と正孔の数密度分布に差異が生じる。これは瞬間的に電流が変化したと看做すことができ、この電流変化の時間スケール(典型的には数ピコ秒程度)のフーリエ成分に応じた周波数を有するテラヘルツ波パルスが生じる。 In recent years, nondestructive sensing technology using terahertz waves has been developed. As an application field of electromagnetic waves in this frequency band, imaging techniques, spectroscopic techniques for examining physical properties such as molecular binding states by obtaining absorption spectra and complex dielectric constants of substances, measurements for examining physical properties such as carrier concentration, mobility, and conductivity Technology, biomolecule analysis technology, etc. have been developed. In order to put these technologies into practical use, progress in terahertz wave generation technology is one of the important factors. As a technique for generating such a terahertz wave, a terahertz wave generating element using a photodenver effect has been proposed (see Patent Document 1). Here, the photodenver effect means that a terahertz wave pulse is generated by an instantaneous change in surface current due to a difference in diffusion speed between two photoexcited carriers (electrons and holes) generated when an excitation light pulse is irradiated on a semiconductor surface. This is the effect that occurs. At the moment when the excitation light pulse is applied to the semiconductor surface, the excitation carriers are dense in the vicinity of the surface, so they try to diffuse into the semiconductor. Since the diffusion rate of electrons is generally greater than the diffusion rate of holes, electrons diffuse faster and farther. This causes a difference in the number density distribution of electrons and holes. This can be regarded as an instantaneous change in current, and a terahertz wave pulse having a frequency corresponding to the Fourier component of the time scale of this current change (typically about several picoseconds) is generated.

上記ではフォトデンバー効果による電流変化の向きが半導体表面に対して垂直なケースを説明したが、特許文献1に記載の発生素子では、その電流変化の向きが半導体表面に対して平行方向になるような構造となっている。これは、電流変化の向きと垂直な方向に、テラヘルツ波パルスが最も強く放射されることを考慮しての構造である。電流変化の向きが半導体表面に対して平行方向となることで、テラヘルツ波パルスが強く放射する方向が半導体表面に対して垂直方向になる。電流変化の方向を調整する方法として、遮光膜で半導体表面の一部を覆うなどして励起キャリアの分布が半導体表面平行方向に急峻な勾配を持つようにして電流変化の向きを半導体表面平行方向にする例が開示されている。この様な素子構成により、テラヘルツ波パルスの放射方向を半導体表面に対して垂直方向にすることで、テラヘルツ波パルスを発生素子の外部へ取出しやすくし、空間へ放射されるテラヘルツ波パルスのパワーを向上する効果があるとされている。 In the above description, the case where the direction of current change due to the photodenver effect is perpendicular to the semiconductor surface has been described. However, in the generating element described in Patent Document 1, the direction of current change is parallel to the semiconductor surface. It has a simple structure. This is a structure considering that the terahertz wave pulse is radiated most strongly in the direction perpendicular to the direction of the current change. When the direction of the current change is parallel to the semiconductor surface, the direction in which the terahertz wave pulse is radiated strongly is perpendicular to the semiconductor surface. As a method of adjusting the direction of current change, the direction of current change is adjusted so that the distribution of excited carriers has a steep gradient in the semiconductor surface parallel direction by covering a part of the semiconductor surface with a light shielding film, etc. An example is disclosed. With such an element configuration, by making the radiation direction of the terahertz wave pulse perpendicular to the semiconductor surface, it is easy to extract the terahertz wave pulse to the outside of the generating element, and the power of the terahertz wave pulse radiated to the space is reduced. It is said that there is an effect to improve.

国際公開WO2010142313International Publication WO2010142313

しかしながら、特許文献1に記載された発生素子では、励起キャリアの分布が半導体表面平行方向に急峻な勾配を持つようにする構造において、励起光パルスが照射されてもテラヘルツ波パルスの発生に寄与しない箇所があった(例えば遮光膜の箇所など)。そのため、励起光パルスの利用効率が低下する懸念がある。 However, the generating element described in Patent Document 1 does not contribute to generation of a terahertz wave pulse even when an excitation light pulse is irradiated in a structure in which the distribution of excitation carriers has a steep gradient parallel to the semiconductor surface. There were places (for example, places on the light shielding film). For this reason, there is a concern that the utilization efficiency of the excitation light pulse is lowered.

上記課題に鑑み、本発明のテラヘルツ波発生素子は、励起光の照射によってテラヘルツ波を発生する素子であって、前記励起光が有する波長範囲に相当するエネルギーよりも小さいバンドギャップを持つ半導体からなり、前記励起光の照射方向を考慮して決められた基準面を有する励起光吸収部を有する。そして、前記励起光吸収部は、前記基準面に対して垂直方向に階段状に距離が異なり前記基準面と平行な平面をそれぞれ有する複数の階段ステップが前記距離の異なる平面の間を繋ぐ側面を介して連なって構成された階段形状部を少なくとも1つ有する。 In view of the above problems, the terahertz wave generating element of the present invention is an element that generates a terahertz wave by irradiation of excitation light, and is made of a semiconductor having a band gap smaller than energy corresponding to the wavelength range of the excitation light. And an excitation light absorbing portion having a reference plane determined in consideration of the irradiation direction of the excitation light. The excitation light absorption unit includes a plurality of stepped steps each having a stepwise difference in a vertical direction with respect to the reference plane and each having a plane parallel to the reference plane. At least one staircase-shaped portion configured in series.

本発明のテラヘルツ波発生素子によれば、それぞれの階段ステップに照射される励起光を、基準面(各階段ステップの平面と平行な面)に対してほぼ垂直方向のテラヘルツ波パルスの発生に多く利用することができる。したがって、テラヘルツ波パルス発生に寄与する励起光の割合を向上させることができるという効果を奏する。 According to the terahertz wave generating element of the present invention, the excitation light applied to each step is largely used to generate a terahertz wave pulse in a direction substantially perpendicular to the reference plane (a plane parallel to the plane of each step). Can be used. Therefore, there is an effect that the ratio of the excitation light contributing to the generation of the terahertz wave pulse can be improved.

実施形態1のテラヘルツ波発生素子の構成例を説明する図。FIG. 3 illustrates a configuration example of a terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子でのキャリア数分布を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a carrier number distribution in the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の変形例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子への励起光パルスの入射方法を説明する図。FIG. 3 is a view for explaining an excitation light pulse incidence method to the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の変形例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の変形例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の変形例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の製造方法の例を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の製造方法の例を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の製造方法の例を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態1のテラヘルツ波発生素子の変形例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the terahertz wave generating element according to the first embodiment. 実施形態2の装置の構成例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an apparatus according to a second embodiment. 実施形態2の測定方法の例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a measurement method according to a second embodiment. 階段ステップの側面の傾きについて説明する図。The figure explaining the inclination of the side of a stair step.

本発明のテラヘルツ波発生素子は、励起光吸収部に階段形状部に形成することで、それぞれの階段ステップにおいてその平面に対してほぼ垂直方向にテラヘルツ波を発生できるようにすることを特徴とする。これにより、励起光パルスの利用効率を向上させようとするものである。階段形状部は、上述した様に、前記基準面に対して垂直方向に階段状に距離が異なり前記基準面と平行な平面をそれぞれ有する複数の階段ステップが前記距離の異なる平面の間を繋ぐ側面を介して連なって構成される。ここで、階段形状部の階段ステップは、隣接する階段ステップとの間を繋ぐ側面の角度が必ずしも直角(すなわち、基準面ないしそれに平行な階段ステップの平面に対して垂直)に形成されている必要はなく、階段形状部の各階段ステップの前記基準面と平行な平面のレベルにおいて実質的に急峻な励起キャリア分布を基準面平行方向に実現できるものであればよい。 The terahertz wave generating element of the present invention is characterized in that a terahertz wave can be generated in a direction substantially perpendicular to the plane at each step by forming a stepped portion in the excitation light absorbing portion. . Thereby, it is intended to improve the utilization efficiency of the excitation light pulse. As described above, the staircase shape portion is a side surface in which a plurality of staircase steps each having a plane that is stepwise different in a direction perpendicular to the reference plane and each parallel to the reference plane connects between the planes having the different distances. Consecutive via. Here, in the staircase step of the staircase shape part, the angle of the side surface connecting between adjacent stairsteps is necessarily formed at a right angle (that is, perpendicular to the reference plane or the plane of the stairstep parallel to it). There is no limitation as long as a substantially steep excitation carrier distribution can be realized in the direction parallel to the reference plane at the level of the plane parallel to the reference plane of each step of the staircase shape portion.

以下、図を用いて実施形態を説明する。
(実施形態1)
本発明の実施形態1を、図1を参照して説明する。図1(a)はテラヘルツ波発生素子の断面図、図1(b)は上面図である。図1では、基板1に接して励起光吸収部2が配置されている。励起光吸収部2は階段形状部3を有している。ここでは、基板1は基準面と平行な上下面を有する平行平板状であり、基板1と励起光吸収部2は基準面と平行な面で接している。まず、本明細書中での方向について、定義をする。図1において、階段形状部3の階段ステップの平面と平行な面を基準面とする。また、基準面の方向に垂直な方向を基準面垂直方向とする。階段ステップの平面ないし基準面に対して或る角度(典型的には垂直)で励起光を照射して、この面にほぼ垂直な方向にテラヘルツ波を発生させるので、基準面は励起光の照射方向を考慮して決められ、それに応じて励起光吸収部の階段ステップの平面が決まる。また、励起光吸収部に接して基板を備える場合、基板1から見て励起光吸収部2がある側を素子上面側とする。その反対側を素子下面側とする。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of a terahertz wave generating element, and FIG. 1B is a top view. In FIG. 1, an excitation light absorption unit 2 is disposed in contact with the substrate 1. The excitation light absorption unit 2 has a stepped portion 3. Here, the substrate 1 has a parallel plate shape having upper and lower surfaces parallel to the reference surface, and the substrate 1 and the excitation light absorbing portion 2 are in contact with each other on a surface parallel to the reference surface. First, the direction in this specification is defined. In FIG. 1, a plane parallel to the plane of the stair step of the staircase shape portion 3 is set as a reference plane. A direction perpendicular to the direction of the reference plane is defined as a reference plane vertical direction. Since the excitation light is irradiated at a certain angle (typically perpendicular) to the plane or reference plane of the stair step, and the terahertz wave is generated in a direction substantially perpendicular to this plane, the reference plane is irradiated with the excitation light. The direction is determined in consideration of the direction, and the plane of the stair step of the excitation light absorber is determined accordingly. Further, when the substrate is provided in contact with the excitation light absorption unit, the side where the excitation light absorption unit 2 is present when viewed from the substrate 1 is the element upper surface side. The opposite side is the element lower surface side.

本実施形態において、励起光吸収部2は、照射される励起光パルス8を吸収して光励起キャリアを生じさせるために、励起光パルス8の主要な波長範囲に相当するエネルギーよりも小さいバンドギャップを持つ半導体からなる。主要な波長範囲とは、例えば励起光パルス8のピーク波長やマイナス3dB帯域の長波長端または中心波長、などである。励起光吸収部2は励起光パルス8の主要な波長範囲に応じて、例えば、GaAs、InAs、InSb、GaSb、InGaAs、InP、GaN、GaAsN、GaInAsN、Si、C(ダイヤモンド)、InN、ZnOなどを用いることができる。その他の材料の選択基準としては、より強いテラヘルツ波を発生するために、キャリア移動度が大きいことや電子とホールの移動度の差が大きいことなどが挙げられる。 In the present embodiment, the excitation light absorber 2 absorbs the irradiated excitation light pulse 8 to generate photoexcited carriers, and thus has a band gap smaller than the energy corresponding to the main wavelength range of the excitation light pulse 8. It consists of a semiconductor. The main wavelength range is, for example, the peak wavelength of the excitation light pulse 8 or the long wavelength end or center wavelength of the minus 3 dB band. The pumping light absorption unit 2 is configured according to the main wavelength range of the pumping light pulse 8, for example, GaAs, InAs, InSb, GaSb, InGaAs, InP, GaN, GaAsN, GaInAsN, Si, C (diamond), InN, ZnO, and the like. Can be used. Other material selection criteria include high carrier mobility and a large difference in mobility between electrons and holes in order to generate stronger terahertz waves.

励起光吸収部2の階段形状部3の階段形状とは、基準面垂直方向の厚み(基準面に対する垂直方向の距離)が基準面平行方向に段々に変化している形状を指す。本明細書では、この厚みが段々(階段状)に変化している箇所それぞれの段を階段ステップと称する。階段ステップの数は2つ以上で任意である。図1では、励起光吸収部2の階段形状部3は4段の階段ステップ4、5、6、7からなる。 The staircase shape of the staircase shape portion 3 of the excitation light absorber 2 refers to a shape in which the thickness in the direction perpendicular to the reference surface (distance in the direction perpendicular to the reference surface) is gradually changing in the direction parallel to the reference surface. In the present specification, each step where the thickness changes stepwise (steps) is referred to as a step. The number of stair steps is two or more and is arbitrary. In FIG. 1, the staircase shape portion 3 of the excitation light absorbing portion 2 includes four step steps 4, 5, 6, and 7.

基板1は、テラヘルツ波の吸収を小さくするために、自由キャリアの少ない絶縁性の高い材料からなることが望ましい。例えば、半絶縁性ガリウムヒ素(SI(Semi−Insulating)−GaAs)や半絶縁性インジウムリン(SI−InP)などが適用できる。基板1と励起光吸収部2は同一の材料からなっていてもよい。また、基板1はなくてもよい。基板1に励起光吸収部2をMBE法(Molecular Beam Epitaxy)などで成長させる場合には、励起光吸収部2の種類に応じて、格子整合などの観点から基板1の材料が選択される。基板1と励起光吸収部2の間に他の層を有していてもよい。また、基板1として、テラヘルツ波領域において吸収の少ない高抵抗シリコン(Si)やシクロオレフィンなどの樹脂を用いてもよい。石英やセラミックスなどを用いることもできる。この場合は、別の基板上に成長させた励起光吸収部2を基板1に転写接着する方法などを適用して作製することができる。Si基板へは、AlGa1−xAs(0≦x≦1)/Geといったバッファー層を介すなどして励起光吸収部2をMBE法などで成長させる方法もある。 The substrate 1 is preferably made of a highly insulating material with few free carriers in order to reduce terahertz wave absorption. For example, semi-insulating gallium arsenide (SI (Semi-Insulating) -GaAs) or semi-insulating indium phosphide (SI-InP) can be used. The substrate 1 and the excitation light absorber 2 may be made of the same material. Further, the substrate 1 may be omitted. When the excitation light absorber 2 is grown on the substrate 1 by MBE (Molecular Beam Epitaxy) or the like, the material of the substrate 1 is selected from the viewpoint of lattice matching or the like according to the type of the excitation light absorber 2. Another layer may be provided between the substrate 1 and the excitation light absorber 2. Further, as the substrate 1, a resin such as high resistance silicon (Si) or cycloolefin with little absorption in the terahertz wave region may be used. Quartz or ceramics can also be used. In this case, the excitation light absorption unit 2 grown on another substrate can be manufactured by applying a method of transferring and bonding the substrate 1 to the substrate 1. There is also a method of growing the excitation light absorbing portion 2 on the Si substrate by an MBE method or the like through a buffer layer such as Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) / Ge.

テラヘルツ波の発生には、励起光吸収部2において励起光パルス8の照射時に基準面平行方向に生じる急峻なキャリア分布を利用する。この様なキャリア分布にすると、基準面平行方向にフォトデンバー効果が起こる。つまり、励起光吸収部2に励起光パルス8を照射した際に生じる2つの光励起キャリア(電子と正孔)の拡散速度差に起因した瞬間的な表面電流の時間変化により、テラヘルツ波パルスを生じる効果が生じる。このとき、キャリアの移動度を大きくし、電子とホールの移動度の差を大きくすることがテラヘルツ波パルスの高強度化に有効である。これは、移動度が大きいほど電流が大きくなること、電子とホールの移動度差が大きく両者が離れるほど電流が大きくなることによる。ここでは、基準面平行方向に実質的に電流変化が起こっている。電流変化の向きが基準面平行方向となることで、テラヘルツ波パルスが強く放射する方向が基準面垂直方向すなわち階段ステップの平面に垂直な方向になる。図1のような構成では、空気の誘電率より基板1の誘電率のほうが一般に大きいため(例えば、GaAsの誘電率は約13)、とくに素子下面側に大きなテラヘルツ波放射強度が得られる。ここでは、励起光吸収部2と基板1の接する面及び基板1の底面は基準面すなわち階段ステップの平面と平行であるので、テラヘルツ波パルスが強く放射する方向は基板1の底面にほぼ垂直な方向になる。これに対して、励起光吸収部2と基板1の接する面または/及び基板1の底面が基準面と非平行である場合は、接する面または/及び基板1の底面においてテラヘルツ波パルスが屈折して放射することになる。 For generation of terahertz waves, a steep carrier distribution generated in the direction parallel to the reference plane when the pumping light absorption unit 2 irradiates the pumping light pulse 8 is used. With such carrier distribution, a photodenver effect occurs in the direction parallel to the reference plane. That is, a terahertz wave pulse is generated due to an instantaneous change in surface current due to a difference in diffusion speed between two photoexcited carriers (electrons and holes) generated when the excitation light absorption unit 2 is irradiated with the excitation light pulse 8. An effect is produced. At this time, increasing the carrier mobility and increasing the difference between the electron and hole mobility are effective in increasing the intensity of the terahertz wave pulse. This is because the current increases as the mobility increases, and the current increases as the mobility difference between electrons and holes increases. Here, a current change substantially occurs in the direction parallel to the reference plane. When the direction of the current change is the direction parallel to the reference plane, the direction in which the terahertz wave pulse is radiated strongly becomes the direction perpendicular to the reference plane, that is, the direction perpendicular to the plane of the step. In the configuration shown in FIG. 1, since the dielectric constant of the substrate 1 is generally larger than the dielectric constant of air (for example, the dielectric constant of GaAs is about 13), a large terahertz radiation intensity can be obtained particularly on the lower surface side of the element. Here, since the surface where the excitation light absorber 2 and the substrate 1 are in contact with each other and the bottom surface of the substrate 1 are parallel to the reference surface, that is, the plane of the step, the direction in which the terahertz wave pulse is radiated strongly is almost perpendicular to the bottom surface of the substrate 1. Become a direction. On the other hand, when the surface where the excitation light absorbing unit 2 and the substrate 1 are in contact and / or the bottom surface of the substrate 1 is not parallel to the reference surface, the terahertz wave pulse is refracted on the contact surface or / and the bottom surface of the substrate 1. Will be emitted.

上記したような基準面平行方向の急峻なキャリア分布を生じさせる構成について説明する。説明を平易にするために、励起光パルス8が素子上面側から基準面垂直方向に発生素子に照射される場合(図2(a)参照)を考える。ここでは、階段ステップ4に注目する。階段ステップ4へ到達する励起光パルス8は2種類に分けられる。1つは空気中を伝搬して直接階段ステップ4へ到達する励起光パルス8であり、もう1つは階段ステップ5などにより一部吸収や反射などされた後に階段ステップ4の平面のレベルへ到達する励起光パルス8である。後者の励起光パルス8は、そのパワーが大きく低下している。その結果、階段ステップ4の平面のレベルにおいて両者が励起するキャリア数に差が生じる。励起光吸収部2において光励起キャリアが多い領域22は図2(a)に示すよう分布する。したがって、図2(b)に示すように、階段ステップ4と階段ステップ5の段差(両階段ステップの平面間の側面)付近の領域21で急峻なキャリア分布が基準面平行方向に生成される。 A configuration that causes the steep carrier distribution in the reference plane parallel direction as described above will be described. In order to simplify the explanation, consider a case where the excitation light pulse 8 is applied to the generating element in the direction perpendicular to the reference plane from the upper surface side of the element (see FIG. 2A). Here, focus on step 4. The excitation light pulse 8 reaching the step 4 is divided into two types. One is an excitation light pulse 8 that propagates in the air and reaches the stair step 4 directly, and the other is partially absorbed or reflected by the stair step 5 or the like and then reaches the level of the plane of the stair step 4. This is the excitation light pulse 8. The power of the latter pumping light pulse 8 is greatly reduced. As a result, there is a difference in the number of carriers excited by both at the level of the plane of the step 4. In the excitation light absorbing portion 2, the region 22 having a large number of photoexcited carriers is distributed as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 2B, a steep carrier distribution is generated in the region parallel to the reference plane in the region 21 near the step between the stair step 4 and the stair step 5 (the side surface between the planes of both stair steps).

ここで、図2(a)は図1の階段ステップ4付近の拡大図であり、図2(b)は励起光パルス8の照射直後の階段ステップ4の平面のレベルにおけるキャリア分布を示す図である。この様なキャリア分布が、その他の階段ステップ5、6でも生成される。図1の構成では最上段の階段ステップ7へ照射される励起光パルス8の強度を基準面平行方向に急峻に変化させる構成がないため、階段ステップ7では基準面平行方向に急峻なキャリア分布は生じない。 Here, FIG. 2A is an enlarged view of the vicinity of the step 4 in FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram showing the carrier distribution at the level of the step 4 immediately after the excitation light pulse 8 irradiation. is there. Such a carrier distribution is also generated in the other step steps 5 and 6. In the configuration of FIG. 1, there is no configuration in which the intensity of the excitation light pulse 8 irradiated to the uppermost stair step 7 is steeply changed in the reference plane parallel direction. Does not occur.

本明細書中で励起光パルス8の「パルス」とは、テラヘルツ周波数領域の電磁波を強く発生させる程度のパルス幅(半値全幅)を有する励起光のこととする。周波数1THzは時間領域で1psに対応するので、励起光パルス8のパルス幅は半値全幅10ps以下が望ましい。1ps以下であればより望ましい。 In the present specification, the “pulse” of the excitation light pulse 8 is excitation light having a pulse width (full width at half maximum) of a level that strongly generates electromagnetic waves in the terahertz frequency region. Since the frequency of 1 THz corresponds to 1 ps in the time domain, the pulse width of the excitation light pulse 8 is preferably 10 ps or less at full width at half maximum. 1 ps or less is more desirable.

各階段ステップのサイズについて説明する。各階段ステップの基準面垂直方向の厚みd(図2(a)参照)は励起光パルスの主要な波長範囲に対する光吸収長以下が望ましい。これは、基準面垂直方向に生じるキャリア分布の急峻さを低減することで基準面垂直方向への電流変化を抑え、テラヘルツ波が基準面平行方向に強く放射されてしまうのを防ぐためである。なお、光吸収長とは材料を光が透過した際に、光の透過量が1/eとなる材料厚さとする。一方で、dが小さ過ぎると光吸収量が減ってしまうため、dの値は光吸収長の0.5倍以上2倍以下が望ましい。すなわち、階段形状部を構成する各階段ステップの層の基準面に対して垂直な方向の厚さが、励起光吸収部をなす材料の励起光が有する波長範囲における光吸収長の0.5倍以上2倍以下であることが好ましい。また、各階段ステップの平面の基準面平行方向の幅W(図2(a)参照)はフォトデンバー効果のキャリア拡散の空間スケール程度以下であることが望ましい。これは、各階段ステップにおいて生じる励起キャリアをテラヘルツ波の発生に有効に利用するためである。急峻なキャリア分布が生じる箇所(例えば、図2(b)中の領域21)からキャリア拡散の空間スケールより大きく離れた場所で発生した励起キャリアは、急峻なキャリア分布が生じる箇所に到達できない。したがって、それらの励起キャリアのテラヘルツ波の発生への寄与は小さくなってしまうので、幅Wはフォトデンバー効果のキャリア拡散の空間スケール程度以下であることが望ましい。なお、フォトデンバー効果のキャリア拡散の空間スケールはGaAsの場合に1μm程度とされている。こうした場合を考慮して、階段形状部を構成する各階段ステップの平面の側部間の幅は1μm以下であることが好ましい。それぞれの階段ステップの基準面垂直方向の厚みdや基準面平行方向の幅Wは各々異なっていても勿論よい。 The size of each stair step will be described. The thickness d (see FIG. 2A) in the direction perpendicular to the reference plane of each step is preferably equal to or less than the light absorption length for the main wavelength range of the excitation light pulse. This is to reduce the steepness of the carrier distribution that occurs in the direction perpendicular to the reference plane, thereby suppressing the current change in the direction perpendicular to the reference plane and preventing the terahertz wave from being strongly emitted in the direction parallel to the reference plane. The light absorption length is a material thickness at which the amount of transmitted light is 1 / e when light is transmitted through the material. On the other hand, if d is too small, the amount of light absorption decreases, so the value of d is preferably 0.5 to 2 times the light absorption length. That is, the thickness in the direction perpendicular to the reference plane of each stair step layer constituting the staircase shape portion is 0.5 times the light absorption length in the wavelength range of the excitation light of the material constituting the excitation light absorption portion. It is preferably 2 times or less. In addition, the width W (see FIG. 2A) of the plane of each stair step in the direction parallel to the reference plane is preferably less than or equal to the spatial scale of carrier diffusion of the photodenver effect. This is because the excited carriers generated in each step are effectively used for the generation of terahertz waves. Excited carriers generated at a location far from the spatial scale of carrier diffusion from a location where a steep carrier distribution occurs (for example, region 21 in FIG. 2B) cannot reach a location where a steep carrier distribution occurs. Accordingly, since the contribution of these excited carriers to the generation of the terahertz wave becomes small, the width W is preferably less than or equal to the spatial scale of carrier diffusion of the photodenver effect. The spatial scale of carrier diffusion of the photodenver effect is about 1 μm in the case of GaAs. Considering such a case, it is preferable that the width between the side portions of the plane of each stair step constituting the stair shape portion is 1 μm or less. Of course, the thickness d in the direction perpendicular to the reference plane and the width W in the direction parallel to the reference plane may be different from each other.

最上段の階段ステップ7の上面の一部に励起光パルス8を遮光する遮光膜9を形成して、基準面平行方向に急峻なキャリア分布が形成されるようにしてもよい(図3)。遮光膜9は、励起光パルス8を反射または吸収するものであれば金属でも誘電体でもよい。例えば、厚さ200nm程度のチタン/金(Ti/Au)膜を使うことができる。遮光膜9は、階段形状部3の最上段の階段ステップの平面において、励起光パルス8のビーム直径以内の位置に配置される。これは、階段形状部3と遮光膜9付近の両方で効率よくテラヘルツ波を発生させるためである。ここで、励起光パルス8のビーム直径とは、励起光パルス8の光軸垂直面内のパワー分布においてピークパワーの1/eとなる点をつないだ円の直径である。この様に、階段形状部に接して遮光部を、階段形状部において励起光のビーム直径以内の位置に配置することもできる。 A light shielding film 9 that shields the excitation light pulse 8 may be formed on a part of the upper surface of the uppermost stair step 7 so as to form a steep carrier distribution in the direction parallel to the reference plane (FIG. 3). The light shielding film 9 may be a metal or a dielectric as long as it reflects or absorbs the excitation light pulse 8. For example, a titanium / gold (Ti / Au) film having a thickness of about 200 nm can be used. The light shielding film 9 is disposed at a position within the beam diameter of the excitation light pulse 8 on the plane of the uppermost step of the staircase shape portion 3. This is because terahertz waves are efficiently generated both in the staircase shape portion 3 and in the vicinity of the light shielding film 9. Here, the beam diameter of the excitation light pulse 8 is the diameter of a circle connecting points that are 1 / e 2 of the peak power in the power distribution in the plane perpendicular to the optical axis of the excitation light pulse 8. In this manner, the light shielding portion in contact with the staircase shape portion can be disposed at a position within the beam diameter of the excitation light in the staircase shape portion.

以上の様な発生素子として、例えば、基板1にSI−GaAs、励起光吸収部2にU/D(Undope)−InAsを用いることができる。励起光パルスには、励起光吸収部2の材料であるInAsが吸収できる1.5μm帯のフェムト秒レーザを使うことができる。基板1と励起光吸収部2に格子定数差があるため励起光吸収部2の結晶性が劣化する恐れがある場合は、その結晶性を向上するために基板1と励起光吸収部2の間にバッファー層を形成してもよい。バッファー層としては、AlInAsSbの単一組成の層、もしくはグレーデッド層などを用いることができる。それぞれの厚さは、基板1を500μm、バッファー層を1μm、励起光吸収部2を2.4μm、励起光吸収部2の各階段ステップ4、5、6、7の厚さ(側面の高さ)をそれぞれ0.6μmとする。各階段ステップの厚さは、励起光パルスの波長1.5μm帯でのInAsの光吸収長である約0.6μmと等しく設定する。 As such a generating element, for example, SI-GaAs can be used for the substrate 1 and U / D (Undope) -InAs can be used for the excitation light absorber 2. For the pumping light pulse, a 1.5 μm band femtosecond laser capable of absorbing InAs which is a material of the pumping light absorbing unit 2 can be used. When there is a possibility that the crystallinity of the excitation light absorption unit 2 is deteriorated due to a lattice constant difference between the substrate 1 and the excitation light absorption unit 2, in order to improve the crystallinity between the substrate 1 and the excitation light absorption unit 2. A buffer layer may be formed. As the buffer layer, a layer having a single composition of AlInAsSb, a graded layer, or the like can be used. The thicknesses of the substrate 1 are 500 μm, the buffer layer is 1 μm, the excitation light absorption unit 2 is 2.4 μm, and the thickness of each step 4, 5, 6, 7 of the excitation light absorption unit 2 (the height of the side surface). ) Is 0.6 μm. The thickness of each step is set equal to about 0.6 μm, which is the light absorption length of InAs in the wavelength band of the excitation light pulse of 1.5 μm.

上記構成において、それぞれの階段ステップから発生したテラヘルツ波は合成されてテラヘルツ波発生素子の外部に放射される。上述した様に、基準面に対する階段ステップの側面の角は直角に形成されている必要はない。このことについて図14を用いて詳述する。基準面に対する階段形状部の側面111の傾きが垂直(α=90°)でない場合でも、励起光吸収部2において実質的に急峻な励起キャリア分布を実現できるならば構わない。励起キャリア数は励起光パルス8のパワー密度に比例すると考えられるので、励起光パルス8のパワー密度の観点から、階段形状の側面111の傾きの許容範囲を計算できる。上記のように材料としてInAs(屈折率3.5)を使用する場合、階段形状部の側面111の傾きαは75度以上が望ましい。これは、約75度が、階段形状部の側面111において屈折して励起光吸収部2へ入射する励起光パルス8の基準面平行面でのパワー密度が光線垂直面上でのパワー密度の約半分になる角度に相当するからである。つまり、一般に知られるように、評価面への光線の入射角をθとすると、評価面上でのパワー密度は光線垂直面上でのパワー密度に比べてcosθ倍に減少する(cos(60°)=1/2)。ただし、上記計算は簡単化した一例である。階段形状部の側面111の傾きの許容範囲は、他のパラメータ(例えば、励起光パルス8の入射方向や偏光方向、励起光吸収部2の吸収係数や厚さ、フォトデンバー長、階段形状部の側面111の表面状態(粗さなど))にも依存することは勿論である。よって、実質的に急峻な励起キャリア分布を実現できる基準面に対する階段ステップの側面の傾きの許容範囲は、個々の構成における種々のパラメータを考慮して決められるべきものである。典型的には、テラヘルツ波パルス発生に寄与する励起光パルスの割合を従来例に対して有意に向上させるという観点から、励起光パルス8の基準面平行面でのパワー密度が光線垂直面上でのパワー密度の約半分以上になる角度範囲(例えば、約75度から90度の範囲)であることが望ましい。 In the above configuration, the terahertz waves generated from the respective step steps are combined and radiated to the outside of the terahertz wave generating element. As described above, the angle of the side surface of the stair step with respect to the reference surface does not need to be formed at a right angle. This will be described in detail with reference to FIG. Even if the inclination of the side surface 111 of the stepped portion with respect to the reference plane is not vertical (α = 90 °), it is only necessary that the excitation light absorption unit 2 can realize a substantially steep excitation carrier distribution. Since the number of pumping carriers is considered to be proportional to the power density of the pumping light pulse 8, the allowable range of the inclination of the step-shaped side surface 111 can be calculated from the viewpoint of the power density of the pumping light pulse 8. As described above, when InAs (refractive index of 3.5) is used as a material, the inclination α of the side surface 111 of the stepped portion is desirably 75 degrees or more. This is because the power density on the plane parallel to the reference plane of the excitation light pulse 8 which is refracted by the side surface 111 of the staircase shape portion and is incident on the excitation light absorbing portion 2 is about 75 degrees of the power density on the light vertical plane. This is because the angle corresponds to half. That is, as is generally known, when the incident angle of the light ray on the evaluation surface is θ, the power density on the evaluation surface is reduced by cos θ times compared to the power density on the light vertical surface (cos (60 ° ) = 1/2). However, the above calculation is a simplified example. The allowable range of the inclination of the side surface 111 of the staircase shape portion is other parameters (for example, the incident direction and polarization direction of the excitation light pulse 8, the absorption coefficient and thickness of the excitation light absorption portion 2, the photodenver length, the staircase shape portion Of course, it also depends on the surface state (roughness, etc.) of the side surface 111. Therefore, the allowable range of the inclination of the side surface of the stair step with respect to the reference surface capable of realizing a substantially steep excitation carrier distribution should be determined in consideration of various parameters in each configuration. Typically, from the viewpoint of significantly improving the ratio of the excitation light pulse contributing to the generation of the terahertz wave pulse as compared with the conventional example, the power density of the excitation light pulse 8 on the plane parallel to the reference plane is It is desirable that the angle range be approximately half or more of the power density (for example, a range of about 75 degrees to 90 degrees).

発生素子への励起光パルスの照射方法について、図4を用いて説明する。図4(b)、(c)は基板上面側の斜め方向から励起光パルス8が照射される場合を示す。図4(b)では、励起光パルス8が基準面垂直方向よりも階段形状部の厚い側に傾いて照射されている。一方、図4(c)では、その逆側に傾いた励起光パルス8が照射されている。図4(b)のような構成では、或る階段ステップの凸部分(平面と側面の境界付近)は、それより素子下面側にある階段ステップへ照射される励起光パルス8の分布を急峻にカットすることができる。したがって、基準面平行方向の急峻なキャリア分布を生成することが可能である。一方、図4(c)では、光励起キャリアの分布が図4(a)、(b)と比べて緩くなる。したがって、より高強度のテラヘルツ波を生じさせるには図4(a)、(b)のような照射方法が望ましい。また、ここでは素子上面側から励起光パルス8を照射したが、上述した様に、素子下面側から照射してもよい。この場合は、励起光吸収部において階段ステップが素子下面側(基板側)に形成されるようにする。これには転写接着プロセスなどを用いればよい。基板1を通過することによる励起光パルス8の周波数分散や吸収、反射を避けるために、基板1において励起光パルス8が通過する箇所をくりぬいた構成にしてもよい。励起光吸収部2において階段形状部を基板垂直面に対して対称に形成し、そこに励起光パルス8を対称に照射した場合(図5(a)参照)、対称面の両側で生成されるテラヘルツ波は、互いに位相が180度反転した電界強度を有している。これら2つのテラヘルツ波は互いに打ち消しあってしまうので、図5(a)のような配置は好ましくない。励起光吸収部2の階段形状部が基板垂直面に対して対称に形成されている場合は励起光パルス8を非対称に照射するとよい(図5(b)参照)。 A method of irradiating the generating element with the excitation light pulse will be described with reference to FIG. 4B and 4C show a case where the excitation light pulse 8 is irradiated from an oblique direction on the upper surface side of the substrate. In FIG. 4B, the excitation light pulse 8 is irradiated while being inclined toward the thicker side of the staircase shape portion than the direction perpendicular to the reference plane. On the other hand, in FIG. 4C, the excitation light pulse 8 inclined to the opposite side is irradiated. In the configuration as shown in FIG. 4B, the convex portion of a certain stair step (near the boundary between the plane and the side surface) steeply distributes the excitation light pulse 8 irradiated to the stair step on the lower surface side of the element. Can be cut. Therefore, it is possible to generate a steep carrier distribution in the reference plane parallel direction. On the other hand, in FIG. 4C, the distribution of photoexcited carriers becomes gentle compared to FIGS. 4A and 4B. Therefore, in order to generate a higher-intensity terahertz wave, an irradiation method as shown in FIGS. 4A and 4B is desirable. Further, although the excitation light pulse 8 is irradiated from the upper surface side of the element here, it may be irradiated from the lower surface side of the element as described above. In this case, a stair step is formed on the lower surface side (substrate side) of the excitation light absorbing portion. For this, a transfer adhesion process or the like may be used. In order to avoid frequency dispersion, absorption, and reflection of the excitation light pulse 8 due to passing through the substrate 1, a configuration where the excitation light pulse 8 passes through the substrate 1 may be hollowed out. In the pumping light absorption unit 2, when the stepped portion is formed symmetrically with respect to the vertical plane of the substrate and irradiated with the pumping light pulse 8 symmetrically (see FIG. 5A), it is generated on both sides of the plane of symmetry. Terahertz waves have electric field strengths whose phases are inverted by 180 degrees. Since these two terahertz waves cancel each other, the arrangement as shown in FIG. 5A is not preferable. When the stepped portion of the excitation light absorbing portion 2 is formed symmetrically with respect to the substrate vertical plane, the excitation light pulse 8 may be irradiated asymmetrically (see FIG. 5B).

励起光吸収部2の形状として、図6のような同心円状のものを用いることもできる。この場合、励起光パルス8は図6のように励起光吸収部2に対して非対称に照射する。テラヘルツ波の電界方向は励起光吸収部2において発生する電流変化の方向に一致する。したがって、図6において励起光パルス8を励起光吸収部2へ照射する位置によってテラヘルツ波の偏光を制御することが可能である。 As the shape of the excitation light absorbing portion 2, a concentric circular shape as shown in FIG. 6 can be used. In this case, the excitation light pulse 8 irradiates the excitation light absorption unit 2 asymmetrically as shown in FIG. The electric field direction of the terahertz wave coincides with the direction of the current change generated in the excitation light absorbing unit 2. Therefore, it is possible to control the polarization of the terahertz wave according to the position at which the excitation light pulse 8 is irradiated to the excitation light absorption unit 2 in FIG.

各階段ステップの層の間に、キャリアバリア層や励起光反射層を設けてもよい(図7参照)。図7において、10の構成要素は、キャリアバリア層もしくは励起光反射層である。キャリアバリア層10を利用すると、それぞれの階段ステップで発生した光励起キャリアが他の階段ステップへ移動する確率が低下する。したがって、それぞれの階段ステップ間において、キャリアが互いに与える影響を低減することができ、より高強度なテラヘルツ波を発生することが可能となる。例えば励起光吸収部2がInAsの場合、キャリアバリア層10としてはAlInAsSbなどを用いることができる。また、励起光反射層10を利用すると、或る階段ステップ層を通ってそれより下の層への励起光パルスの侵入を低減できる。したがって、より急峻な光励起キャリア分布を形成でき、より高強度なテラヘルツ波を発生することが可能となる。特に、各階段ステップの基準面垂直方向の厚みdが励起光パルス8の主要な波長範囲に対する光吸収長以下のときに、励起光反射層10は有効である。これは、励起光反射層10が、より基板側にある階段ステップへ到達する励起光パルス8の基準面平行方向のパワー分布を急峻にするからである。 A carrier barrier layer or an excitation light reflecting layer may be provided between the layers of each step (see FIG. 7). In FIG. 7, 10 constituent elements are a carrier barrier layer or an excitation light reflecting layer. When the carrier barrier layer 10 is used, the probability that photoexcited carriers generated at each step will move to another step is reduced. Therefore, it is possible to reduce the influence of carriers on each other between the respective stair steps, and to generate a terahertz wave with higher intensity. For example, when the excitation light absorber 2 is InAs, AlInAsSb or the like can be used as the carrier barrier layer 10. Further, when the excitation light reflecting layer 10 is used, it is possible to reduce the penetration of the excitation light pulse through a certain stepped step layer to a layer below it. Therefore, a steeper photoexcited carrier distribution can be formed, and a higher-intensity terahertz wave can be generated. In particular, the excitation light reflecting layer 10 is effective when the thickness d in the direction perpendicular to the reference plane of each step is less than or equal to the light absorption length for the main wavelength range of the excitation light pulse 8. This is because the excitation light reflecting layer 10 makes the power distribution in the direction parallel to the reference plane of the excitation light pulse 8 reaching the stair step closer to the substrate side steep.

発生素子の製造方法の一例を、図8を用いて説明する。図8(a)は基板1の上に励起光吸収部2が成膜された状態である。励起光吸収部の励起光が照射される予定の素子上面側の面に、フォトリソグラフィー法によりフォトレジスト膜73をパターニングして形成する(図8(b))。次に、パターニングしたフォトレジスト膜73をマスクとして、ドライエッチング法により励起光吸収部2をエッチングする(図8(c))。つまり、フォトレジスト膜でカバーされた領域以外の励起光吸収部をエッチングする。ここで、後に階段形状部を形成するために、励起光吸収部2は膜の途中までエッチングする。図8(c)に示す様に励起光吸収部2の膜の途中でエッチングを止めるには、エッチングレートからエッチング量を計算したり、エッチングストップ層を励起光吸収部2の内部に設けたりするとよい。また、エッチングはウェットエッチング法を使用してもよい。エッチングが終了したら、フォトレジスト膜73を剥離する。この様な工程を各階段ステップごとに繰り返すことで、最終的に図8(d)のような構造を形成することができる。 An example of a method for manufacturing the generating element will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows a state in which the excitation light absorber 2 is formed on the substrate 1. A photoresist film 73 is formed by patterning on the surface on the upper surface side of the element that is to be irradiated with the excitation light of the excitation light absorbing portion by photolithography (FIG. 8B). Next, using the patterned photoresist film 73 as a mask, the excitation light absorbing portion 2 is etched by dry etching (FIG. 8C). That is, the excitation light absorbing portion other than the region covered with the photoresist film is etched. Here, in order to form a stepped shape portion later, the excitation light absorbing portion 2 is etched halfway through the film. As shown in FIG. 8C, in order to stop the etching in the middle of the film of the excitation light absorption unit 2, the etching amount is calculated from the etching rate or an etching stop layer is provided inside the excitation light absorption unit 2. Good. Etching may use a wet etching method. When the etching is completed, the photoresist film 73 is peeled off. By repeating such a process for each step, a structure as shown in FIG. 8D can be finally formed.

また、階段状のレジスト73を塗布する方法を用いてもよい。まず、図9(a)のように励起光吸収部2の上に階段状のレジスト73を形成する。階段状のレジスト73は、スプレーコーターを使用して形成することができる。また、多階調フォトマスクやレーザ描画装置を使い露光量を調整することで、リソグラフィーによって形成してもよい。次に、ドライエッチング法により励起光吸収部2をエッチングしていくが、その際にレジスト73も同時にエッチングされる。もっとも薄いレジスト73の領域81がエッチングされてなくなると、その下(基板側)にある励起光吸収部2がエッチングされ始める。この様な工程を繰り返していくことにより、図9(b)のように階段形状部を有する励起光吸収部2を形成できる。 Alternatively, a method of applying a stepped resist 73 may be used. First, as shown in FIG. 9A, a stepped resist 73 is formed on the excitation light absorbing portion 2. The step-like resist 73 can be formed using a spray coater. Further, it may be formed by lithography by adjusting the exposure amount using a multi-tone photomask or a laser drawing apparatus. Next, the excitation light absorbing portion 2 is etched by a dry etching method. At that time, the resist 73 is also etched simultaneously. When the thinnest region 73 of the resist 73 is not etched, the excitation light absorbing portion 2 below (on the substrate side) begins to be etched. By repeating such steps, the excitation light absorbing portion 2 having a stepped portion as shown in FIG. 9B can be formed.

その他にも、最初に塗布したレジスト73を徐々に後退させつつ励起光吸収部2をエッチングしていく方法がある。まず、励起光吸収部2の上に端面を持つようにレジスト73を形成する(図10(a))。レジスト73をマスクとして励起光吸収部2をエッチングする(図10(b))。レジスト73を階段ステップの幅方向の長さ分だけ後退させる(図10(c))。このために、後退させる分だけレジスト73をレーザ描画装置で露光して除去したり、レーザアブレーションで除去したりする。この様な工程を繰り返していくことにより、図10(d)のように階段形状部を有する励起光吸収部2を形成することができる。 In addition, there is a method of etching the excitation light absorbing portion 2 while gradually retracting the resist 73 applied first. First, a resist 73 is formed so as to have an end face on the excitation light absorbing portion 2 (FIG. 10A). The excitation light absorbing portion 2 is etched using the resist 73 as a mask (FIG. 10B). The resist 73 is moved backward by the length in the width direction of the stair step (FIG. 10C). For this purpose, the resist 73 is exposed and removed by the laser drawing apparatus as much as it is retracted, or is removed by laser ablation. By repeating such a process, the excitation light absorbing portion 2 having a stepped portion as shown in FIG. 10D can be formed.

これまで述べたような発生素子は基準面平行方向に複数並べてアレイ形状に配置してもよい(図11参照)。つまり、励起光吸収部は階段形状部を複数有することができる。このとき、アレイ内で発生するテラヘルツ波パルスが互いに打ち消し合うことがないように、テラヘルツ波パルスの電界方向(ひいてはキャリア分布の発生方向)を考慮する必要がある。例えば、単素子の場合に説明したように、アレイにおける発生素子の構造を非対称にしたり(つまり階段形状部を、励起光の照射方向を含む面に対して非対称に形成されている領域を含むように形成する)、励起光パルスの照射位置を非対称にしたりする。励起光パルスはアレイの全体に照射してもよいし、一部に照射してもよい。図11(a)はアレイ形状配置のテラヘルツ波発生素子の断面図であり、図1で示したような励起光吸収部2を複数有する。発生したテラヘルツ波を互いに打ち消し合うことがないように、それぞれの励起光吸収部2の階段形状部の向きは、図11(a)のように基準面平行方向で、同じ向きとなっていることが望ましい。図11(b)は、9個の励起光吸収部2を並べたテラヘルツ波発生素子の上面図である。励起光パルス8は図9に示したようにアレイ全体に照射してもよいし、レンズアレイなどを用いてそれぞれの励起光吸収部2の領域のみに照射してもよい。それぞれの励起光吸収部2に照射する励起光パルス8の位相を制御することで、発生するテラヘルツ波の放射方向を変えることができる(フェーズドアレイ)。 A plurality of generating elements as described above may be arranged in an array shape in parallel with the reference plane (see FIG. 11). That is, the excitation light absorbing portion can have a plurality of stepped portions. At this time, it is necessary to consider the electric field direction of the terahertz wave pulses (and thus the generation direction of the carrier distribution) so that the terahertz wave pulses generated in the array do not cancel each other. For example, as described in the case of a single element, the structure of the generating element in the array is asymmetrical (that is, the stepped portion includes a region formed asymmetrically with respect to the plane including the excitation light irradiation direction). The excitation light pulse irradiation position is made asymmetric. The excitation light pulse may be applied to the entire array or a part thereof. FIG. 11A is a cross-sectional view of a terahertz wave generating element arranged in an array shape, and has a plurality of excitation light absorbing portions 2 as shown in FIG. The direction of the stepped shape portions of the respective excitation light absorbing portions 2 is the same in the reference plane parallel direction as shown in FIG. 11A so that generated terahertz waves do not cancel each other. Is desirable. FIG. 11B is a top view of a terahertz wave generating element in which nine excitation light absorbing units 2 are arranged. The excitation light pulse 8 may be applied to the entire array as shown in FIG. 9, or may be applied only to the area of each excitation light absorption unit 2 using a lens array or the like. By controlling the phase of the excitation light pulse 8 applied to each excitation light absorption unit 2, the radiation direction of the generated terahertz wave can be changed (phased array).

以上に述べたような発生素子により、励起光パルスがテラヘルツ波発生に利用される効率を向上させることができる。すなわち、上記テラヘルツ波発生素子に励起光を照射してテラヘルツ波を効率良く発生させることができる。 With the generating element as described above, it is possible to improve the efficiency with which the excitation light pulse is used for generating the terahertz wave. That is, the terahertz wave can be efficiently generated by irradiating the terahertz wave generating element with excitation light.

(実施形態2)
実施形態2は、実施形態1で説明したような発生素子を利用したテラヘルツ時間領域分光(THz−TDS;Terahertz Time Domain Spectroscopy)装置に関する。図12に、本実施形態におけるテラヘルツ時間領域分光装置の構成例を示す。このテラヘルツ時間領域分光装置は、30GHz〜30THz程度の周波数領域の電磁波成分を含むテラヘルツ波を利用する装置である。すなわち、本実施形態は、本発明のテラヘルツ波発生素子と、この発生素子に照射する励起光を発生する励起光発生部と、励起光をテラヘルツ波発生素子に照射する照射手段を有するテラヘルツ波発生装置を備える。そして、テラヘルツ波発生装置と共に、テラヘルツ波の電界強度を検出するテラヘルツ波検出装置と、サンプルにテラヘルツ波を照射してサンプルにおいて透過または反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出装置に導くテラヘルツ波光学系と、テラヘルツ波検出装置で検出されたテラヘルツ波の電界強度からテラヘルツ波の時間波形を算出する処理部を備える。
(Embodiment 2)
Embodiment 2 relates to a Terahertz Time Domain Spectroscopy (THz-TDS) apparatus using the generating element as described in Embodiment 1. FIG. 12 shows a configuration example of the terahertz time domain spectroscopic device in the present embodiment. This terahertz time domain spectroscopic device is a device that uses a terahertz wave including an electromagnetic wave component in a frequency region of about 30 GHz to 30 THz. That is, the present embodiment is a terahertz wave generation device including the terahertz wave generation element of the present invention, an excitation light generation unit that generates excitation light that irradiates the generation element, and an irradiation unit that irradiates the terahertz wave generation element with the excitation light. Equipment. And a terahertz wave detecting device that detects the electric field strength of the terahertz wave, a terahertz wave optical system that irradiates the sample with the terahertz wave and transmits or reflects the terahertz wave transmitted to or reflected from the sample to the terahertz wave detecting device. And a processing unit that calculates a time waveform of the terahertz wave from the electric field intensity of the terahertz wave detected by the terahertz wave detection device.

具体的に説明する。図12において、励起光パルス発生部80は励起光パルス81を出射する。励起光パルス発生部80としては、ファイバレーザなどを使用することができる。励起光パルス81は、ここでは、波長1.5μm帯、パルス時間幅(パワー表示での半値全幅)30fs程度のパルスレーザとする。励起光パルス81はビームスプリッタ82で二手に分けられる。一方の励起光パルス81はテラヘルツ波パルス発生部83へ入射し、もう一方の励起光パルス81は第二次高調波発生部84へ入射する。 This will be specifically described. In FIG. 12, a pumping light pulse generator 80 emits a pumping light pulse 81. As the excitation light pulse generator 80, a fiber laser or the like can be used. Here, the excitation light pulse 81 is a pulse laser having a wavelength of 1.5 μm and a pulse time width (full width at half maximum in power display) of about 30 fs. The excitation light pulse 81 is divided into two by the beam splitter 82. One excitation light pulse 81 is incident on the terahertz wave pulse generation unit 83, and the other excitation light pulse 81 is incident on the second harmonic generation unit 84.

テラヘルツ波パルス発生部83は上記実施形態で説明したようなテラヘルツ波発生素子を含む。励起光パルス81はレンズで集光されてビーム直径10μm程度でテラヘルツ波発生素子の光吸収部へ照射される。テラヘルツ波パルス85は、発生素子が形成された基板の裏面方向に強く放射される場合、基板裏面にシリコン半球レンズを接して配置して、空間への放射パワーを高めてもよい。ここでは、励起光パルス81の波長を1.5μm帯としたので、光吸収部としては、この波長の励起光を吸収して光励起キャリアを発生できるInAsを使うことができる。 The terahertz wave pulse generator 83 includes the terahertz wave generating element as described in the above embodiment. The excitation light pulse 81 is collected by a lens and irradiated to the light absorption part of the terahertz wave generating element with a beam diameter of about 10 μm. When the terahertz wave pulse 85 is radiated strongly toward the back surface of the substrate on which the generating element is formed, a silicon hemispherical lens may be disposed in contact with the back surface of the substrate to increase the radiation power to the space. Here, since the wavelength of the excitation light pulse 81 is in the 1.5 μm band, InAs that can absorb the excitation light of this wavelength and generate photoexcited carriers can be used as the light absorbing portion.

上記説明の構成とすれば、パルス時間幅(半値全幅)数100fsから数ps程度のテラヘルツ波パルス85を放射させることが可能である。空間に放射されたテラヘルツ波パルス85はレンズやミラー等の光学素子によってサンプル86へと集光される。サンプル86から反射したテラヘルツ波パルス85は、光学素子によってテラヘルツ波パルス検出素子87に入射させられる。 With the configuration described above, it is possible to emit a terahertz wave pulse 85 having a pulse time width (full width at half maximum) of several hundreds fs to several ps. The terahertz wave pulse 85 radiated to the space is condensed onto the sample 86 by an optical element such as a lens or a mirror. The terahertz wave pulse 85 reflected from the sample 86 is incident on the terahertz wave pulse detecting element 87 by the optical element.

ビームスプリッタ82で分けられて第二次高調波発生部84へ入射したもう一方の励起光パルス81は、第二次高調波変換過程によって波長0.8μm帯のパルスレーザとなる。第二次高調波変換素子としては、PPLN結晶(Periodically Poled Lithium Niobate)などを使用できる。他の非線形過程で生ずる波長や、波長変換されずに出射してくる1.5μm帯の波長のレーザは、ダイクロイックミラー等(不図示)によって励起光パルス81から排除される。0.8μm帯の波長に変換された励起光パルス81は、励起光遅延系88を通過してテラヘルツ波パルス検出素子87へと入射する。 The other excitation light pulse 81 divided by the beam splitter 82 and incident on the second harmonic generation unit 84 becomes a pulse laser having a wavelength of 0.8 μm band by the second harmonic conversion process. As the second harmonic conversion element, a PPLN crystal (Periodically Poled Lithium Niobate) or the like can be used. Lasers generated in other nonlinear processes or emitted in a wavelength of 1.5 μm without being converted are excluded from the excitation light pulse 81 by a dichroic mirror or the like (not shown). The excitation light pulse 81 converted to the wavelength of 0.8 μm band passes through the excitation light delay system 88 and enters the terahertz wave pulse detection element 87.

テラヘルツ波パルス検出素子87としては、光伝導素子を使用することができる。検出側では、第二次高調波発生部88で生成される波長0.8μm帯の励起光パルス81を吸収するために、光伝導素子の光伝導層には低温成長GaAsが好適に用いられる。光伝導層で発生した光励起キャリアはテラヘルツ波パルス85の電界によって加速され、電極間に電流を生じさせる。この電流値は、光電流が流れている時間内のテラヘルツ波パルス84の電界強度を反映している。電流を電流電圧変換デバイスによって電圧に変換してもよい。テラヘルツ波パルス検出素子87は、光伝導素子に限らず、テラヘルツ領域で一般に使われる他の方法、例えば電気光学結晶の複屈折を利用した検出方法などを使用しても勿論よい。 A photoconductive element can be used as the terahertz wave pulse detecting element 87. On the detection side, low-temperature grown GaAs is preferably used for the photoconductive layer of the photoconductive element in order to absorb the excitation light pulse 81 having a wavelength of 0.8 μm generated by the second harmonic generation unit 88. The photoexcited carriers generated in the photoconductive layer are accelerated by the electric field of the terahertz wave pulse 85 to generate a current between the electrodes. This current value reflects the electric field strength of the terahertz wave pulse 84 within the time during which the photocurrent flows. The current may be converted into a voltage by a current-voltage conversion device. The terahertz wave pulse detecting element 87 is not limited to a photoconductive element, and other methods generally used in the terahertz region, for example, a detecting method using birefringence of an electro-optic crystal may be used.

励起光遅延系88は、可動式のレトロリフレクターなどを含み、処理部89によって制御されて、テラヘルツ波パルス検出素子87に到達する励起光パルス81の遅延時間を掃引する。これにより、テラヘルツ波パルス85と励起光パルス81がテラヘルツ波パルス検出素子87に到達する相対時間差を変えつつ、テラヘルツ波パルス87の電界強度を測定することができる。したがって、テラヘルツ波パルス85の電界強度の時間波形を再構成することができる。処理部89では、励起光遅延系88による励起光パルス81の遅延時間を制御する。さらに、テラヘルツ波パルス85の時間波形やその周波数成分からサンプル86の情報(複素屈折率や形状など)を取得し、表示部90に表示する。 The pumping light delay system 88 includes a movable retro-reflector and the like, and is controlled by the processing unit 89 to sweep the delay time of the pumping light pulse 81 reaching the terahertz wave pulse detection element 87. Thereby, the electric field intensity of the terahertz wave pulse 87 can be measured while changing the relative time difference between the terahertz wave pulse 85 and the excitation light pulse 81 reaching the terahertz wave pulse detecting element 87. Therefore, the time waveform of the electric field strength of the terahertz wave pulse 85 can be reconstructed. The processing unit 89 controls the delay time of the excitation light pulse 81 by the excitation light delay system 88. Further, information (complex refractive index, shape, etc.) of the sample 86 is acquired from the time waveform of the terahertz wave pulse 85 and its frequency component, and displayed on the display unit 90.

サンプル86の表面や内部界面で反射されたテラヘルツ波パルス85の時間間隔を取得することで、それらの面間隔を評価することもできる(Time of Flight法)。図13はその説明図である。入射テラヘルツパルス100は、サンプル86によって反射される。サンプル86はテラヘルツパルスを反射する界面を3面持つとすると、反射テラヘルツパルス101は3つのパルスで構成される。さらにサンプル86における測定箇所を走査することで、トモグラフィックイメージングを行うことも可能である。図12ではサンプル86から反射するテラヘルツ波パルス85を検出しているが、サンプル86を透過するテラヘルツ波パルス85を検出してもよい。こうして、例えば、処理部において算出したテラヘルツ波の時間波形からサンプルの屈折率界面構造もしくは構成物体の物性を取得して、テラヘルツイメージング装置を構成することができる。 By obtaining the time interval of the terahertz wave pulse 85 reflected from the surface of the sample 86 or the internal interface, it is also possible to evaluate the surface interval (Time of Flight method). FIG. 13 is an explanatory diagram thereof. The incident terahertz pulse 100 is reflected by the sample 86. If the sample 86 has three interfaces that reflect terahertz pulses, the reflected terahertz pulse 101 is composed of three pulses. Furthermore, it is possible to perform tomographic imaging by scanning the measurement location in the sample 86. Although the terahertz wave pulse 85 reflected from the sample 86 is detected in FIG. 12, the terahertz wave pulse 85 that passes through the sample 86 may be detected. Thus, for example, the terahertz imaging apparatus can be configured by acquiring the refractive index interface structure of the sample or the physical properties of the constituent object from the time waveform of the terahertz wave calculated by the processing unit.

本発明のテラヘルツ波発生素子を使用することで高強度なテラヘルツ波パルスを利用できるので、以上のようなテラヘルツ時間領域分光装置などの応用装置において、物体の同定やイメージングなどを高精度に行うことが可能となる。これらの特徴を生かして、医療、美容の分野や工業製品検査などの分野等で利用することができる。 By using the terahertz wave generating element of the present invention, a high-intensity terahertz wave pulse can be used. Therefore, in an application apparatus such as the above terahertz time domain spectroscope, object identification and imaging can be performed with high accuracy. Is possible. Taking advantage of these features, it can be used in the fields of medicine, beauty, industrial product inspection, and the like.

1・・・基板、2・・・励起光吸収部、3・・・階段形状部、4、5、6、7・・・階段ステップ、8・・・励起光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Excitation light absorption part, 3 ... Stair-shaped part 4, 5, 6, 7 ... Stair step, 8 ... Excitation light

Claims (12)

励起光の照射によってテラヘルツ波を発生する素子であって、
前記励起光が有する波長範囲に相当するエネルギーよりも小さいバンドギャップを持つ半導体からなり、前記励起光の照射方向を考慮して決められた基準面を有する励起光吸収部を有し、
前記励起光吸収部は、前記基準面に対して垂直方向に階段状に距離が異なり前記基準面と平行な平面をそれぞれ有する複数の階段ステップが前記距離の異なる平面の間を繋ぐ側面を介して連なって構成された階段形状部を少なくとも1つ有することを特徴とするテラヘルツ波発生素子。
An element that generates terahertz waves when irradiated with excitation light,
An excitation light absorbing portion having a reference surface determined in consideration of the irradiation direction of the excitation light, made of a semiconductor having a band gap smaller than the energy corresponding to the wavelength range of the excitation light,
The excitation light absorption unit has a plurality of stair steps each having a plane that is stepwise different in a direction perpendicular to the reference plane and parallel to the reference plane, via side surfaces that connect the planes having different distances. A terahertz wave generating element having at least one step-shaped portion configured in a row.
前記階段形状部は、前記励起光の照射方向を含む面に対して非対称に形成されている領域を含むことを特徴とする請求項1に記載のテラヘルツ波発生素子。 2. The terahertz wave generating element according to claim 1, wherein the staircase shape portion includes a region formed asymmetrically with respect to a plane including an irradiation direction of the excitation light. 前記階段形状部を構成する各階段ステップの層の前記基準面に対して垂直方向の厚さが、前記励起光吸収部をなす材料の前記励起光が有する波長範囲における光吸収長の0.5倍以上2倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のテラヘルツ波発生素子。 The thickness in the direction perpendicular to the reference plane of each stair step layer constituting the staircase portion is 0.5 of the light absorption length in the wavelength range of the excitation light of the material constituting the excitation light absorber. The terahertz wave generating element according to claim 1, wherein the terahertz wave generating element is not less than twice and not more than twice. 前記階段形状部を構成する各階段ステップの前記平面の前記側部間の幅が1μm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子。 4. The terahertz wave generating element according to claim 1, wherein a width between the side portions of the flat surface of each stair step constituting the stair shape portion is 1 μm or less. 5. 前記階段形状部を構成する各階段ステップの層の間にキャリアバリア層、または前記励起光パルスを反射する励起光反射層を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子。 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a carrier barrier layer or an excitation light reflection layer that reflects the excitation light pulse between layers of the respective step steps constituting the step shape portion. Terahertz wave generator. 前記階段形状部に接して配置される遮光部を有し、該遮光部は前記階段形状部において前記励起光のビーム直径以内の位置に配置されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子。 6. The light-shielding portion disposed in contact with the staircase-shaped portion, wherein the light-shielding portion is disposed at a position within the beam diameter of the excitation light in the staircase-shaped portion. The terahertz wave generating element according to claim 1. 前記階段形状部を照射する前記励起光は半値全幅10ps以下のパルスであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子。 7. The terahertz wave generating element according to claim 1, wherein the excitation light that irradiates the stepped portion is a pulse having a full width at half maximum of 10 ps or less. 前記励起光吸収部に接して基板を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子。 The terahertz wave generating element according to claim 1, further comprising a substrate in contact with the excitation light absorbing unit. 請求項1から8のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子と、前記テラヘルツ波発生素子に照射する前記励起光を発生する励起光発生部と、前記励起光を前記テラヘルツ波発生素子に照射する照射手段を有することを特徴とするテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generating element according to any one of claims 1 to 8, an excitation light generating unit that generates the excitation light that irradiates the terahertz wave generating element, and irradiating the terahertz wave generating element with the excitation light. The terahertz wave generator characterized by having the irradiation means to do. 請求項9に記載のテラヘルツ波発生装置を用いたテラヘルツ時間領域分光装置であって、
前記テラヘルツ波の電界強度を検出するテラヘルツ波検出装置と、
サンプルに前記テラヘルツ波を照射して前記サンプルにおいて透過または反射した前記テラヘルツ波を前記テラヘルツ波検出装置に導くテラヘルツ波光学系と、
前記テラヘルツ波検出装置で検出された前記テラヘルツ波の電界強度から前記テラヘルツ波の時間波形を算出する処理部と、
を有することを特徴とするテラヘルツ時間領域分光装置。
A terahertz time domain spectroscopic device using the terahertz wave generator according to claim 9,
A terahertz wave detecting device for detecting electric field intensity of the terahertz wave;
A terahertz wave optical system that irradiates the terahertz wave to the sample and guides the terahertz wave transmitted or reflected by the sample to the terahertz wave detection device;
A processing unit that calculates a time waveform of the terahertz wave from an electric field intensity of the terahertz wave detected by the terahertz wave detection device;
A terahertz time domain spectroscopic device characterized by comprising:
請求項10に記載のテラヘルツ時間領域分光装置を用いて前記サンプルのイメージングを行うテラヘルツイメージング装置であって、
前記処理部において算出した前記テラヘルツ波の時間波形から前記サンプルの屈折率界面構造もしくは構成物体の物性を取得することを特徴とするテラヘルツイメージング装置。
A terahertz imaging device that images the sample using the terahertz time domain spectroscopy device according to claim 10,
A terahertz imaging apparatus that acquires the refractive index interface structure of the sample or the physical properties of a constituent object from the time waveform of the terahertz wave calculated by the processing unit.
請求項1から8のいずれか1項に記載のテラヘルツ波発生素子のための製造方法であって、
前記励起光吸収部の前記励起光が照射される予定の素子上面側の面にフォトレジスト膜をパターニングして形成するパターニング工程と、
前記フォトレジスト膜でカバーされた領域以外の前記励起光吸収部の領域の少なくとも一部を除去するエッチング工程と、
前記フォトレジスト膜を前記励起光吸収部から剥離する剥離工程と、
を含み、
前記パターニング工程と前記エッチング工程と前記剥離工程を、前記励起光吸収部が階段形状部を構成するように繰り返すことを特徴とするテラヘルツ波発生素子の製造方法。
A manufacturing method for a terahertz wave generating device according to any one of claims 1 to 8,
A patterning step of patterning and forming a photoresist film on the upper surface side of the device that is to be irradiated with the excitation light of the excitation light absorbing portion;
An etching step of removing at least a part of the region of the excitation light absorbing portion other than the region covered with the photoresist film;
A peeling step of peeling the photoresist film from the excitation light absorbing portion;
Including
A method of manufacturing a terahertz wave generating element, wherein the patterning step, the etching step, and the peeling step are repeated so that the excitation light absorbing portion forms a stepped portion.
JP2012034572A 2012-02-20 2012-02-20 Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method Pending JP2013171954A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012034572A JP2013171954A (en) 2012-02-20 2012-02-20 Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012034572A JP2013171954A (en) 2012-02-20 2012-02-20 Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013171954A true JP2013171954A (en) 2013-09-02

Family

ID=49265730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012034572A Pending JP2013171954A (en) 2012-02-20 2012-02-20 Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013171954A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014147967A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-25 パナソニック株式会社 Terahertz electromagnetic wave generation device, terahertz spectroscopic device, and method for generating terahertz electromagnetic wave
CN112563874A (en) * 2020-11-27 2021-03-26 南京大学 Room temperature light-excited zinc oxide phonon vibration terahertz laser

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014147967A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-25 パナソニック株式会社 Terahertz electromagnetic wave generation device, terahertz spectroscopic device, and method for generating terahertz electromagnetic wave
JP5607283B1 (en) * 2013-03-18 2014-10-15 パナソニック株式会社 Terahertz electromagnetic wave generator, terahertz spectrometer, and terahertz electromagnetic wave generation method
CN112563874A (en) * 2020-11-27 2021-03-26 南京大学 Room temperature light-excited zinc oxide phonon vibration terahertz laser
CN112563874B (en) * 2020-11-27 2021-07-30 南京大学 Room temperature light-excited zinc oxide phonon vibration terahertz laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8405031B2 (en) Terahertz wave generator
JP4807707B2 (en) Waveform information acquisition device
US5729017A (en) Terahertz generators and detectors
JP4975001B2 (en) Waveform information acquisition apparatus and waveform information acquisition method
JP5654760B2 (en) Optical element
Burford et al. Plasmonic nanodisk thin-film terahertz photoconductive antenna
JP4975000B2 (en) Electromagnetic wave generating element, electromagnetic wave integrated element, and electromagnetic wave detecting device
JP6214201B2 (en) Image acquisition device
JP5610793B2 (en) Photoconductive element
JP6994384B2 (en) How to manufacture a metal-metal finger-assembled photo-conducting antenna and a metal-metal finger-assembled photo-conducting antenna
US20140252379A1 (en) Photoconductive antennas, method for producing photoconductive antennas, and terahertz time domain spectroscopy system
US9761750B2 (en) Large caliber array type terahertz wave generating device having photonic crystal structure
US9136421B2 (en) Wide area array type photonic crystal photomixer for generating and detecting broadband terahertz wave
JP3806742B2 (en) Photoconductive element, infrared radiation element using the same, and detection element thereof
JP2010050287A (en) Photoconductive element
JP2013171954A (en) Terahertz wave generating element, application device using the same and device manufacturing method
US20170062644A1 (en) Photoconductive device, measurement apparatus, and manufacturing method
KR101700779B1 (en) Photomixer and method of manufacturing the same
JP2004538630A (en) THz radiation generation device
JP2015148541A (en) Light conduction antenna, camera, imaging apparatus and measurement apparatus
JP2013080939A (en) Photoconductive substrate and electromagnetic wave generation detector using the same
JP2017084991A (en) Terahertz wave generator, imaging device, camera, and measurement device
US7091506B2 (en) Semiconductor surface-field emitter for T-ray generation
Yardimci et al. High-Power photoconductive terahertz source enabled by three-dimensional light confinement
Yardimci et al. High-sensitivity, broadband terahertz detectors based on plasmonic nano-antenna arrays