JP6682185B2 - 素子 - Google Patents
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Description
Re[YRTD]+Re[YANT]≦0 (1)
Im[YRTD]+Im[YANT]=0 (2)
本実施例に係るテラヘルツ波を発振する素子である発振器200の構成について、図3を参照して説明する。図3は、発振器200の構成を説明する図である。発振器200は、発振周波数fTHz=0.45THzを発振させる素子である。本実施例では微分負性抵抗素子201として共鳴トンネルダイオード(RTD)を用いている。本実施例で用いたRTD201は、例えば、InP基板230上のInGaAs/InAlAs、InGaAs/AlAsによる多重量子井戸構造とn−InGaAsによる電気的接点層を伴って構成される。
・GaAs基板上に形成したGaAs/AlGaAs/及びGaAs/AlAs、InGaAs/GaAs/AlAs
・InP基板上に形成したInGaAs/AlGaAsSb
・InAs基板上に形成したInAs/AlAsSb及びInAs/AlSb
・Si基板上に形成したSiGe/SiGe
実施例2では、実施例1の発振器200の変形例1〜3の素子について、図4〜図8を参照して説明する。まず、変形例1の素子としての発振器300の構成を、図4を参照して説明する。図4は、発振器300の構成を説明する図である。発振器300は、発振器200と同じく発振周波数fTHz=0.45THzを発振させる発振器である。発振器300は、共振部302の形態が発振器200と異なる。また、発振器300は、線路308の形態が実施例1の発振器200と異なる。線路の形態は、必要に応じて適宜設計すればよい。その他の構成は発振器200と同じなので、詳細な説明を省略する。
101 微分負性抵抗素子
102 共振部
103 パッチ導体(第1の導体)
104 接地導体(第2の導体)
105a 第1の誘電体(誘電体)
105b 第2の誘電体
108 線路
120 バイアス回路
Claims (15)
- テラヘルツ波を発振又は検出する素子であって、
微分負性抵抗素子、第1の導体、第2の導体、第1の誘電体、を有する共振部と、
前記微分負性抵抗素子にバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記共振部と前記バイアス回路とを接続するストリップ線路と、を有し、
前記微分負性抵抗素子と前記第1の誘電体とは、前記第1の導体と前記第2の導体との間に配置されており、
前記ストリップ線路は、前記第1の導体と電気的に接続する第3の導体と、前記第2の導体と電気的に接続する第4の導体と、前記第3の導体と前記第4の導体との間に配置されている第2の誘電体と、を備え、
前記第2の誘電体の厚さは、前記第1の誘電体の厚さより薄く、
前記ストリップ線路を含む前記共振部のインピーダンスは、前記ストリップ線路のインダクタンスと前記共振部の容量とによる共振の周波数をfLCとすると、前記周波数fLCにおいて、前記微分負性抵抗素子の微分負性抵抗の絶対値の10倍以下であることを特徴とする素子。 - 前記第1の誘電体は、前記第2の誘電体が有しない材料を有することを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記第2の誘電体が有する材料の誘電正接は、前記第1の誘電体が有する材料の誘電正接よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の素子。
- 前記第1の誘電体は、少なくとも、第1の層と第2の層を有することを特徴とする請求項2または3に記載の素子。
- 前記第2の誘電体は、前記第1の層を有することを特徴とする請求項4に記載の素子。
- 前記第1の層の材料は、窒化シリコンであり、前記第2の層の材料はベンゾシクロブテンであることを特徴とする請求項4または5に記載の素子。
- 前記ストリップ線路を含む前記共振部のインピーダンスは、前記周波数fLCにおいて、前記微分負性抵抗素子の微分負性抵抗の絶対値以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の素子。
- 前記微分負性抵抗素子のアドミタンスの実部をRe[YRTD]、前記ストリップ線路を含む前記共振部のアドミタンスの実部をRe[YANT]とすると、前記テラヘルツ波の共振周波数をfTHzとすると前記共振周波数fTHzにおいて、Re[YRTD]+Re[YANT]≦0
を満たし、前記周波数fLCにおいて、
Re[YRTD]+Re[YANT]>0
を満たすことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の素子。 - 前記第1の誘電体の厚さは、0.001μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の素子。
- 前記テラヘルツ波の波長をλTHzとすると、前記ストリップ線路の長さは、λTHz/4以上であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の素子。
- 前記共振部と前記ストリップ線路とは、前記共振部に定在している前記テラヘルツ波の電界の節で接続していることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の素子。
- 前記ストリップ線路は、マイクロストリップラインであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の素子。
- 前記バイアス回路は、シャント抵抗とデカップリング容量とを有し、
前記ストリップ線路は、前記共振部と前記デカップリング容量との間に接続されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の素子。 - 前記ストリップ線路は、前記周波数fLCにおいて損失性の線路であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の素子。
- 前記第3の導体の幅は、前記第1の導体の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の素子。
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