JPH0626256B2 - 固体電磁波増幅器 - Google Patents
固体電磁波増幅器Info
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- JPH0626256B2 JPH0626256B2 JP61014822A JP1482286A JPH0626256B2 JP H0626256 B2 JPH0626256 B2 JP H0626256B2 JP 61014822 A JP61014822 A JP 61014822A JP 1482286 A JP1482286 A JP 1482286A JP H0626256 B2 JPH0626256 B2 JP H0626256B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、伝搬方向に対し横方向磁界および縦方向電界
を印加した半導体媒質中を伝搬する電子・正孔磁化プラ
ズマのキャリヤ波動と当該半導体媒質中の伝搬路の両端
部にそれぞれ設けた結合手段により当該半導体媒質を励
起して当該伝搬路中を伝搬する電磁波との相互作用によ
り電磁波を増幅する固体電磁波増幅器に関し、特に、電
子・正孔磁化プラズマのキャリヤ半導体媒質中への拡散
を防止して十分な密度のプラズマ波がえられるように
し、超高周波大電力の固体増幅器を実現し得るようにし
たものである。
を印加した半導体媒質中を伝搬する電子・正孔磁化プラ
ズマのキャリヤ波動と当該半導体媒質中の伝搬路の両端
部にそれぞれ設けた結合手段により当該半導体媒質を励
起して当該伝搬路中を伝搬する電磁波との相互作用によ
り電磁波を増幅する固体電磁波増幅器に関し、特に、電
子・正孔磁化プラズマのキャリヤ半導体媒質中への拡散
を防止して十分な密度のプラズマ波がえられるように
し、超高周波大電力の固体増幅器を実現し得るようにし
たものである。
（従来の技術） 近年のシリコン集積回路の飛躍的進歩により高度の情報
化社会を招来しようとしている従来の技術面において
は、そのためにますます大量の情報を高速度で処理して
伝送する必要が増大しており、したがって、かかる情報
を取扱う電気信号の超高周波化が、その電気信号を取扱
う電子素子の固体化とともに、技術面における必須の要
件となっている。
化社会を招来しようとしている従来の技術面において
は、そのためにますます大量の情報を高速度で処理して
伝送する必要が増大しており、したがって、かかる情報
を取扱う電気信号の超高周波化が、その電気信号を取扱
う電子素子の固体化とともに、技術面における必須の要
件となっている。
しかして、トランジスタの発明以来、電子素子の固体化
は阻むことのできない時代の流れとなっているが、従
来、固体電子素子に置き換え得ない真空管装置が二つあ
るとされている。その一つはディスプレイ用の陰極線管
であるが、残る一つは進行波管をはじめとする超高周波
大電力用の真空管である。後者の超高周波大電力用進行
波管は、真空中を進行する電子と遅波された電磁波によ
る電磁界との相互作用を利用して電磁波を増幅し、極め
て大きいパワーの増幅出力が得られるようにしたもので
ある。かかる超高周波電磁波の大電力増幅は、電子と電
磁界との相互作用が、通常の三極管のように極めて狭い
空間に限定されることなく、電磁波の進行に従って徐々
に行なわれるが故に得られるものである。したがって、
固体電子素子においても、上述の進行波管におけると同
様の進行波型の増幅を行なえば、通常の電界効果型固体
素子に比して、進行波管におけると同様に、格段に大き
いパワーの増幅出力が得られる、という利点を有してい
る筈である。
は阻むことのできない時代の流れとなっているが、従
来、固体電子素子に置き換え得ない真空管装置が二つあ
るとされている。その一つはディスプレイ用の陰極線管
であるが、残る一つは進行波管をはじめとする超高周波
大電力用の真空管である。後者の超高周波大電力用進行
波管は、真空中を進行する電子と遅波された電磁波によ
る電磁界との相互作用を利用して電磁波を増幅し、極め
て大きいパワーの増幅出力が得られるようにしたもので
ある。かかる超高周波電磁波の大電力増幅は、電子と電
磁界との相互作用が、通常の三極管のように極めて狭い
空間に限定されることなく、電磁波の進行に従って徐々
に行なわれるが故に得られるものである。したがって、
固体電子素子においても、上述の進行波管におけると同
様の進行波型の増幅を行なえば、通常の電界効果型固体
素子に比して、進行波管におけると同様に、格段に大き
いパワーの増幅出力が得られる、という利点を有してい
る筈である。
すなわち、固体媒質中に生成した電子と正孔との磁化プ
ラズマを用いて電磁波の進行波型増幅を行なうようにし
た固体進行波増幅器が現実に早くから提案されており、
種々の実験や理論計算も行なわれて来ている。かかる電
子・正孔磁化プラズマを用いた固体進行波増幅器におい
ては、磁化プラズマ中のキャリヤと外部回路による電磁
波の遅波電磁界との間の相互作用によって増幅が行なわ
れるのではなく、磁化プラズマの内部におけるプラズマ
自体の波動と空間電荷波の形態で固体媒質中を伝搬する
電磁波との相互作用によって増幅が行なわれるのである
から、進行波管におけるヘリックスのような外部の遅波
回路を必要とせず、磁化プラズマのみによって増幅作用
がえられるという優れた利点を備えており、少なくとも
比較的低い周波数帯の電磁波については、実際に、期待
どおりの増幅機能が得られている。
ラズマを用いて電磁波の進行波型増幅を行なうようにし
た固体進行波増幅器が現実に早くから提案されており、
種々の実験や理論計算も行なわれて来ている。かかる電
子・正孔磁化プラズマを用いた固体進行波増幅器におい
ては、磁化プラズマ中のキャリヤと外部回路による電磁
波の遅波電磁界との間の相互作用によって増幅が行なわ
れるのではなく、磁化プラズマの内部におけるプラズマ
自体の波動と空間電荷波の形態で固体媒質中を伝搬する
電磁波との相互作用によって増幅が行なわれるのである
から、進行波管におけるヘリックスのような外部の遅波
回路を必要とせず、磁化プラズマのみによって増幅作用
がえられるという優れた利点を備えており、少なくとも
比較的低い周波数帯の電磁波については、実際に、期待
どおりの増幅機能が得られている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述した情報の伝送に多用されるGNz 帯
の電磁波については現在に至るまで、固体進行波増幅器
によって所期の増幅作用が実現されたという報告はなさ
れていない。すなわち、後述するところから明らかなよ
うに、固体媒質中の電子・正孔磁化プラズマを通常の状
態で用いた従来の固体進行波増幅器においては、電磁波
との相互作用により電磁波の増幅を行なう電子・正孔磁
化プラズマ中のキャリヤ波動が、磁化プラズマ中のキャ
リヤが固体媒質内に拡散してしまうがために、十分な密
度をもって形成されず、増幅機能が失われる、というキ
ャリヤ拡散の影響が高い周波数領域ほど顕著に現われ、
その結果、GHz 帯などの高い周波数領域については、従
来、通常の理論計算どおりの増幅作用が得られていな
い。したがって、磁化プラズマ中のキャリヤの固体媒質
内への拡散を防止し得れば、従来困難視されていた超高
周波大電力用の固体増幅素子の実現を容易にするものと
認められる。
の電磁波については現在に至るまで、固体進行波増幅器
によって所期の増幅作用が実現されたという報告はなさ
れていない。すなわち、後述するところから明らかなよ
うに、固体媒質中の電子・正孔磁化プラズマを通常の状
態で用いた従来の固体進行波増幅器においては、電磁波
との相互作用により電磁波の増幅を行なう電子・正孔磁
化プラズマ中のキャリヤ波動が、磁化プラズマ中のキャ
リヤが固体媒質内に拡散してしまうがために、十分な密
度をもって形成されず、増幅機能が失われる、というキ
ャリヤ拡散の影響が高い周波数領域ほど顕著に現われ、
その結果、GHz 帯などの高い周波数領域については、従
来、通常の理論計算どおりの増幅作用が得られていな
い。したがって、磁化プラズマ中のキャリヤの固体媒質
内への拡散を防止し得れば、従来困難視されていた超高
周波大電力用の固体増幅素子の実現を容易にするものと
認められる。
本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、電子
・正孔磁化プラズマ中のキャリヤの固体媒質内への拡散
を防止し得るように構成し、例えば、100GHzまでの超高
周波電磁波の大電力増幅を可能にした固体電磁波増幅器
を提供することにある。
・正孔磁化プラズマ中のキャリヤの固体媒質内への拡散
を防止し得るように構成し、例えば、100GHzまでの超高
周波電磁波の大電力増幅を可能にした固体電磁波増幅器
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明固体電磁波増幅器は、伝搬方向に対し
横方向磁界および縦方向電界を印加した半導体媒質中を
伝搬する電子・正孔磁化プラズマのキャリヤ波動と当該
半導体媒質中の伝搬路の両端部にそれぞれ設けた結合手
段により当該半導体媒質を励起して当該伝搬路中を伝搬
する電磁波との相互作用により当該電磁波を増幅する固
体電磁波増幅器において、前記キャリヤ波動を当該波動
の伝搬路中に閉じ込める手段を前記半導体媒質に設けた
ことを特徴とするものである。
横方向磁界および縦方向電界を印加した半導体媒質中を
伝搬する電子・正孔磁化プラズマのキャリヤ波動と当該
半導体媒質中の伝搬路の両端部にそれぞれ設けた結合手
段により当該半導体媒質を励起して当該伝搬路中を伝搬
する電磁波との相互作用により当該電磁波を増幅する固
体電磁波増幅器において、前記キャリヤ波動を当該波動
の伝搬路中に閉じ込める手段を前記半導体媒質に設けた
ことを特徴とするものである。
なお、前記キャリヤ波動を当該波動の伝搬路中に閉じ込
める手段としては、前記半導体媒質中に積層した半導体
ヘテロ接合に生じるポテンシアル障壁、あるいは、前記
半導体媒質を覆う絶縁材層に前記キャリヤとは逆極性の
イオンを浸漬して形成した空間電荷によって生ずる内部
電界を用いる。
める手段としては、前記半導体媒質中に積層した半導体
ヘテロ接合に生じるポテンシアル障壁、あるいは、前記
半導体媒質を覆う絶縁材層に前記キャリヤとは逆極性の
イオンを浸漬して形成した空間電荷によって生ずる内部
電界を用いる。
（作 用） 本発明により上述のようにして超高周波大電力の固体電
磁波増幅器を実現すれば、マイクロ波通信やレーダ等に
用いる電子装置の格段の小型化、軽量化を実現し、技術
面におけるその応用分野を飛躍的に拡大させる顕著な効
果が得られる。
磁波増幅器を実現すれば、マイクロ波通信やレーダ等に
用いる電子装置の格段の小型化、軽量化を実現し、技術
面におけるその応用分野を飛躍的に拡大させる顕著な効
果が得られる。
（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。
する。
しかして、本発明は、前述したように、電磁波との相互
作用により電磁波の進行波型増幅を行なう電子・正孔磁
化プラズマ中のキャリヤ波動が周囲の半導体媒質内に拡
散していくために生ずるキャリヤ波動の減衰による超高
周波領域における増幅機能の損失をキャリヤ波動を閉じ
込める半導体素子構造の採用によって克服したものであ
り、以下に述べるところから明らかなように、かかる超
高周波領域における進行波増幅機能の喪失がプラズマ・
キャリヤの周囲半導体媒質内への拡散に起因すること自
体が本発明者によって初めて解明された事実である。
作用により電磁波の進行波型増幅を行なう電子・正孔磁
化プラズマ中のキャリヤ波動が周囲の半導体媒質内に拡
散していくために生ずるキャリヤ波動の減衰による超高
周波領域における増幅機能の損失をキャリヤ波動を閉じ
込める半導体素子構造の採用によって克服したものであ
り、以下に述べるところから明らかなように、かかる超
高周波領域における進行波増幅機能の喪失がプラズマ・
キャリヤの周囲半導体媒質内への拡散に起因すること自
体が本発明者によって初めて解明された事実である。
すなわち、第１図に示すように誘電体下の半導体媒質中
に縦電界および横磁界の印加により生成した半無限電子
・正孔磁化プラズマ中のキャリヤ波動とそのキャリヤ波
動の半導体媒質中における伝搬路の両端部にそれぞれ設
けた櫛形電極などの結合手段により電磁波から変換して
半導体媒質中を伝搬させる空間電荷波との相互作用によ
る電磁波の増幅について、零温度極限における上述した
キャリヤの拡散を無視した理論解析によれば、第２図に
破線により示すように、周波数に比例して増大する増幅
利得特性が得られる等であるが、高周波においては現実
に電磁波の増幅を行ない得ないという従来の実験結果
は、キャリヤの拡散を無視したかかる理論解析によって
は説明し得なかった。また、かかる矛盾を解明するため
にキャリヤの拡散を考慮はしたが、キャリヤ波動の進行
方向のみの拡散を考慮した比較的簡単な理論解析によっ
ても、第２図に一点鎖線により示すように、電磁波増幅
利得の周波数特性に増幅可能な周波数の限界現われはす
るが、なお、40dB/ cmにも及ぶ高い増幅利得を期待し得
る固体進行波増幅が現実には10〜10MHz の周波数範囲に
留まるという従来の実験結果は説明し得なかった。
に縦電界および横磁界の印加により生成した半無限電子
・正孔磁化プラズマ中のキャリヤ波動とそのキャリヤ波
動の半導体媒質中における伝搬路の両端部にそれぞれ設
けた櫛形電極などの結合手段により電磁波から変換して
半導体媒質中を伝搬させる空間電荷波との相互作用によ
る電磁波の増幅について、零温度極限における上述した
キャリヤの拡散を無視した理論解析によれば、第２図に
破線により示すように、周波数に比例して増大する増幅
利得特性が得られる等であるが、高周波においては現実
に電磁波の増幅を行ない得ないという従来の実験結果
は、キャリヤの拡散を無視したかかる理論解析によって
は説明し得なかった。また、かかる矛盾を解明するため
にキャリヤの拡散を考慮はしたが、キャリヤ波動の進行
方向のみの拡散を考慮した比較的簡単な理論解析によっ
ても、第２図に一点鎖線により示すように、電磁波増幅
利得の周波数特性に増幅可能な周波数の限界現われはす
るが、なお、40dB/ cmにも及ぶ高い増幅利得を期待し得
る固体進行波増幅が現実には10〜10MHz の周波数範囲に
留まるという従来の実験結果は説明し得なかった。
本発明者は、拡散が密度勾配最大の方向に最も顕著に生
ずるという物理法則とは相容れない従来の理論解析を修
正して、磁化プラズマ中のキャリヤの周囲半導体媒質内
への横方向拡散もを考慮した理論解析が極めて複雑とな
るのを避けて数値解析を行なったが、その解析結果は、
上述した従来の各理論解析とそれぞれの条件下において
よく一致するとともに、第２図に実線により示すよう
に、従来の実験結果による電磁波増幅利得特性の周波数
上限についてよく一致し、磁化プラズマ中のキャリヤの
半導体バルクへの拡散が固体進行増幅器における電磁波
増幅利得の周波数特性に大きい影響を及ぼすものである
ことを明らかにした。
ずるという物理法則とは相容れない従来の理論解析を修
正して、磁化プラズマ中のキャリヤの周囲半導体媒質内
への横方向拡散もを考慮した理論解析が極めて複雑とな
るのを避けて数値解析を行なったが、その解析結果は、
上述した従来の各理論解析とそれぞれの条件下において
よく一致するとともに、第２図に実線により示すよう
に、従来の実験結果による電磁波増幅利得特性の周波数
上限についてよく一致し、磁化プラズマ中のキャリヤの
半導体バルクへの拡散が固体進行増幅器における電磁波
増幅利得の周波数特性に大きい影響を及ぼすものである
ことを明らかにした。
なお、第２図示の増幅利得周波数特性におけるパラメー
タαに含まれる電子移動度μｅが大きい半導体媒質ほど
上述した拡散の影響が相対的に減少し、高い周波数領域
まで電磁波の増幅が可能となり、準ミリ波領域までの電
磁波増幅が可能であることを示している。
タαに含まれる電子移動度μｅが大きい半導体媒質ほど
上述した拡散の影響が相対的に減少し、高い周波数領域
まで電磁波の増幅が可能となり、準ミリ波領域までの電
磁波増幅が可能であることを示している。
本発明は、縦電界および横磁界を印加して半導体媒質中
に生成させた電子・正孔磁化プラズマによるキャリヤ波
動の半導体媒質内への拡散を (1)キャリヤ波動に対してポテンシアル障壁を設ける (2)内部電界によってキャリヤ波動を閉じ込めるという
２種類の手段によって防止し、もって、電子・正孔磁化
プラズマによる固体電磁波増幅の周波数限界を除去し、
超高周波領域において期待どおりの増幅利得が得られる
ようにしたものである。
に生成させた電子・正孔磁化プラズマによるキャリヤ波
動の半導体媒質内への拡散を (1)キャリヤ波動に対してポテンシアル障壁を設ける (2)内部電界によってキャリヤ波動を閉じ込めるという
２種類の手段によって防止し、もって、電子・正孔磁化
プラズマによる固体電磁波増幅の周波数限界を除去し、
超高周波領域において期待どおりの増幅利得が得られる
ようにしたものである。
以下に本発明による固体電磁波増幅器の具体的構成例を
図面に示して説明するが、図示の構成は例示に過ぎず、
前述した本発明の要旨から逸脱しない限り、幾多の変更
を施し得ること勿論である。
図面に示して説明するが、図示の構成は例示に過ぎず、
前述した本発明の要旨から逸脱しない限り、幾多の変更
を施し得ること勿論である。
まず、電子・正孔磁化プラズマのキャリヤ波動に対して
ポテンシアル障壁を設けた本発明固体電磁波増幅器の構
成例を第３図に示す。図示の構成例においては、半導体
ヘテロ接合に生ずるエネルギーバンドの不連続をキャリ
ヤ閉じ込め用の障壁として利用しており、１は半導体媒
質の表面を保護するための例えばシリコン酸化膜よりな
る絶縁膜であり、２は横磁界の印加により電子・正孔磁
化プラズマを生成してキャリヤ波動を生ずる例えばGaAs
SbとGaInAsとのヘテロ接合を有する半導体多層薄膜であ
り、３は半導体多層薄膜２を支持する例えばGaAsからな
る絶縁性もしくは反絶縁性の基板である。なお、d0は、
半導体多層薄膜２の厚さを示し、ヘテロ接合をなす各半
導体薄層を積層して電磁波の周波数で決まる表面深さに
選定するのが好適である。
ポテンシアル障壁を設けた本発明固体電磁波増幅器の構
成例を第３図に示す。図示の構成例においては、半導体
ヘテロ接合に生ずるエネルギーバンドの不連続をキャリ
ヤ閉じ込め用の障壁として利用しており、１は半導体媒
質の表面を保護するための例えばシリコン酸化膜よりな
る絶縁膜であり、２は横磁界の印加により電子・正孔磁
化プラズマを生成してキャリヤ波動を生ずる例えばGaAs
SbとGaInAsとのヘテロ接合を有する半導体多層薄膜であ
り、３は半導体多層薄膜２を支持する例えばGaAsからな
る絶縁性もしくは反絶縁性の基板である。なお、d0は、
半導体多層薄膜２の厚さを示し、ヘテロ接合をなす各半
導体薄層を積層して電磁波の周波数で決まる表面深さに
選定するのが好適である。
上述した第３図示の構成による本発明固体電磁波増幅器
における膜厚方向にポテンシアル分布を第４図に示す。
図において、４および５はそれぞれ電子および正孔を示
し、2aおよび2bは、半導体多層薄膜２中において互いに
ヘテロ接合をなし、電子４および正孔５に対してそれぞ
れ低ポテンシアルを呈する半導体薄層であり、d1および
d2は各半導体薄層2aおよび2bの厚さを示し、半導体薄層
2aおよび2bのデバイ長以下に選定するのが好適であり、
いずれも、例えば50Å程度に選定する。さらに、半導体
多層薄膜２のエネルギーポテンシアル分布について、７
は伝導帯の下端、８は価電子帯の上端、９はフエルミ準
位をそれぞれ示している。
における膜厚方向にポテンシアル分布を第４図に示す。
図において、４および５はそれぞれ電子および正孔を示
し、2aおよび2bは、半導体多層薄膜２中において互いに
ヘテロ接合をなし、電子４および正孔５に対してそれぞ
れ低ポテンシアルを呈する半導体薄層であり、d1および
d2は各半導体薄層2aおよび2bの厚さを示し、半導体薄層
2aおよび2bのデバイ長以下に選定するのが好適であり、
いずれも、例えば50Å程度に選定する。さらに、半導体
多層薄膜２のエネルギーポテンシアル分布について、７
は伝導帯の下端、８は価電子帯の上端、９はフエルミ準
位をそれぞれ示している。
かかる状態において、キャリヤは空行的に分離された電
子・正孔プラズマを形成しており、キャリヤをなす電子
４および正孔５はそれぞれに対して低ポテンシアルを呈
する半導体薄層2aおよび2bの中にヘテロ接合に付随して
生ずる障壁によって閉じ込められる。したがって、例え
ばGaAsなどの同一半導体媒質よりなるpn接合を多段に積
層して電子４および正孔５を空間的に分離させた状態で
相互作用を行なわさせて、横方向に拡散することなく、
電子・正孔プラズマを形成することも可能となる。な
お、かかる場合には、半導体薄層2aをｎ形半導体とし、
半導体薄層2bをｐ形半導体とする。
子・正孔プラズマを形成しており、キャリヤをなす電子
４および正孔５はそれぞれに対して低ポテンシアルを呈
する半導体薄層2aおよび2bの中にヘテロ接合に付随して
生ずる障壁によって閉じ込められる。したがって、例え
ばGaAsなどの同一半導体媒質よりなるpn接合を多段に積
層して電子４および正孔５を空間的に分離させた状態で
相互作用を行なわさせて、横方向に拡散することなく、
電子・正孔プラズマを形成することも可能となる。な
お、かかる場合には、半導体薄層2aをｎ形半導体とし、
半導体薄層2bをｐ形半導体とする。
つぎに、電子・正孔磁化プラズマのキャリヤ波動に対
し、空間電荷によって生ずる内部電界により閉じ込め作
用を及ぼすようにした本発明固体電磁波増幅器の構成例
を第５図に示す。図示の構成例において、１は半導体媒
質を保護するとともに半導体媒質中にチャネルを形成さ
せるための例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜であ
り、10は電子および正孔よりなるキャリアを蓄積する例
えばInP よりなる例えば厚さ3000Åの半導体層であり、
３は半導体層２を支持する例えばInP よりなる絶縁性も
しくは半絶縁性の基板である。
し、空間電荷によって生ずる内部電界により閉じ込め作
用を及ぼすようにした本発明固体電磁波増幅器の構成例
を第５図に示す。図示の構成例において、１は半導体媒
質を保護するとともに半導体媒質中にチャネルを形成さ
せるための例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜であ
り、10は電子および正孔よりなるキャリアを蓄積する例
えばInP よりなる例えば厚さ3000Åの半導体層であり、
３は半導体層２を支持する例えばInP よりなる絶縁性も
しくは半絶縁性の基板である。
第５図示の構成による本発明固体電磁波増幅器における
ポテンシァル分布を第６図に示す。図において、10a は
半導体層10中のｎ型領域であり、10b は半導体層10中の
ｐ型領域であり、９はフエルミ単位を示す。また、11は
絶縁膜１中のドープされた正のイオンである。
ポテンシァル分布を第６図に示す。図において、10a は
半導体層10中のｎ型領域であり、10b は半導体層10中の
ｐ型領域であり、９はフエルミ単位を示す。また、11は
絶縁膜１中のドープされた正のイオンである。
かかる状態においては、半導体層10中に離間して隣接し
たｎ型領域10a およびｐ型領域10b に空間的に分離され
て電子４および正孔５がそれぞれ存在し、さらに、pn接
合界面の空間電荷によってキャリアの横方向拡散が抑制
されている。
たｎ型領域10a およびｐ型領域10b に空間的に分離され
て電子４および正孔５がそれぞれ存在し、さらに、pn接
合界面の空間電荷によってキャリアの横方向拡散が抑制
されている。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、横方
向磁界を印加した半導体媒質中に生成して電磁波との相
互作用により電磁波を増幅する電子・正孔磁化プラズマ
のキャリヤ波動の横方向拡散を防止して固体電磁波増幅
機能の周波数限界を打破することが可能となり、固体電
磁波増幅器による超高周波電磁波の大電力増幅を実現し
得るという格別の効果が得られる。
向磁界を印加した半導体媒質中に生成して電磁波との相
互作用により電磁波を増幅する電子・正孔磁化プラズマ
のキャリヤ波動の横方向拡散を防止して固体電磁波増幅
機能の周波数限界を打破することが可能となり、固体電
磁波増幅器による超高周波電磁波の大電力増幅を実現し
得るという格別の効果が得られる。
第１図は半導体媒質中における電子・正孔磁化プラズマ
生成の態様を示す線図、 第２図は固体電磁波増幅器における増幅利得の周波数特
性の概要を示す特性曲線図、 第３図は本発明固体電磁増幅器の構成例を示す断面図、 第４図は同じくその構成例におけるポテンシアル分布を
示す線図、 第５図は本発明固体電磁波増幅器の他の構成例を示す断
面図、 第６図は同じくその他の構成例におけるポテンシアル分
布を示す線図である。 １……絶縁膜、２……半導体多層薄膜 2a，2b……半導体薄層、３……（半）絶縁性基板 ４……電子、５……正孔 ７……伝導帯下端、８……価電子帯上端 ９……フエルミ準位、10……半導体層 10a……ｎ型領域、10b……ｐ型領域 11……正のイオン
生成の態様を示す線図、 第２図は固体電磁波増幅器における増幅利得の周波数特
性の概要を示す特性曲線図、 第３図は本発明固体電磁増幅器の構成例を示す断面図、 第４図は同じくその構成例におけるポテンシアル分布を
示す線図、 第５図は本発明固体電磁波増幅器の他の構成例を示す断
面図、 第６図は同じくその他の構成例におけるポテンシアル分
布を示す線図である。 １……絶縁膜、２……半導体多層薄膜 2a，2b……半導体薄層、３……（半）絶縁性基板 ４……電子、５……正孔 ７……伝導帯下端、８……価電子帯上端 ９……フエルミ準位、10……半導体層 10a……ｎ型領域、10b……ｐ型領域 11……正のイオン
Claims (3)
- 【請求項１】伝搬方向に対し横方向磁界および縦方向電
界を印加した半導体媒質中を伝搬する電子・正孔磁化プ
ラズマのキャリヤ波動と当該半導体媒質中の伝搬路の両
端部にそれぞれ設けた結合手段により当該半導体媒質を
励起して当該伝搬路中を伝搬する電磁波との相互作用に
より当該電磁波を増幅する固体電磁波増幅器において、
前記キャリヤ波動を当該波動の伝搬路中に閉じ込める手
段を前記半導体媒質に設けたことを特徴とする固体電磁
波増幅器。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の増幅器におい
て、前記半導体媒質中に積層した半導体ヘテロ接合に生
ずるポテンシアル障壁を前記閉じ込める手段としたこと
を特徴とする固体電磁波増幅器。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の増幅器におい
て、前記半導体媒質を覆う絶縁材層に前記キャリヤとは
逆極性のイオンを浸漬して形成した空間電荷によって生
ずる内部電界を前記閉じ込める手段としたことを特徴と
する固体電磁波増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61014822A JPH0626256B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 固体電磁波増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61014822A JPH0626256B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 固体電磁波増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62173806A JPS62173806A (ja) | 1987-07-30 |
| JPH0626256B2 true JPH0626256B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=11871729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61014822A Expired - Lifetime JPH0626256B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 固体電磁波増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626256B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48100079A (ja) * | 1972-03-30 | 1973-12-18 |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP61014822A patent/JPH0626256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48100079A (ja) * | 1972-03-30 | 1973-12-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62173806A (ja) | 1987-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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