KR102262417B1 - 테라헤르츠 변조기, 테라헤르츠 변조기의 사용방법 - Google Patents

테라헤르츠 변조기, 테라헤르츠 변조기의 사용방법 Download PDF

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KR102262417B1 KR1020190053337A KR20190053337A KR102262417B1 KR 102262417 B1 KR102262417 B1 KR 102262417B1 KR 1020190053337 A KR1020190053337 A KR 1020190053337A KR 20190053337 A KR20190053337 A KR 20190053337A KR 102262417 B1 KR102262417 B1 KR 102262417B1
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Abstract

본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는, 기판상에 제공되는 한 쌍의 배선; 상기 배선에서 연장되고 서로 인접하는 한 쌍의 가지; 및 상기 가지를 연결하는 반도체 채널을 포함하는 단위셀이, 다수개 정렬되고, 상기 반도체 체널의 키네틱 인덕턴스의 임피던스는 상기 단위셀의 기생저항보다 크거나 같다. 본 발명에 따르면 테라헤르츠 변조기의 공진 주파수를 두 개 이상 얻을 수 있다.

Description

테라헤르츠 변조기, 테라헤르츠 변조기의 사용방법{Terahertz modulator and using method of the same}
본 발명은 테라헤르츠와 관련되는 것으로서, 특히, 테라헤르츠 주파수의 파를 변조하는 기술에 관한 것이다.
테라헤르츠 대역의 파(이하, 테라헤르츠 또는 테라헤르츠 파라고 이름하기도 한다)는 인체에 무해한 등의 장점이 있으나, 신호 제어가 어렵고 상업적으로 사용할 수 있는 강도를 얻어내기 어려운 문제점을 인하여, 아직까지 미개척 분야로 남아 있는 실정이다.
한편, 테라헤르츠 파의 발진 등을 위한 부품기술의 개발은 매우 활발하지만, 테라헤르츠 파의 변조 및 제어를 위한 기술은 아직 충분히 이루어지지 못하고 있다. 그 이유는, 테라헤르츠 파는, 마이크로파 주파수 이하의 전파에 비해 전기장 및 자기장의 영향을 거의 받지 아니하여, 테라헤르츠 대역의 신호를 제어하기가 어렵기 때문이다.
이러한 문제를 감안하여 출원인은 KR10-1704664호 테라헤르츠 변조기를 출원한 바가 있다. 상기 종래기술에 따르면, 테라헤르츠 변조기의 변조지수를 높이고 대역폭을 기가헤르츠 대역으로 하고 동작전압을 낮추는 것을 구현하였다.
상기 종래기술에 따르더라도, 여전히 변조대역의 폭이 좁고, 제한되는 좁은 영역에 대해서만 변조가 가능한 문제점이 있다.
KR10-1704664, 테라헤르츠 변조기
본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 테라헤르츠 파에 대하여 넓은 변조대역을 구현할 수 있는 테라헤르츠 변조기 및 테라헤르츠 변조기의 사용방법을 제안한다.
본 발명은 더 범용적으로 테라헤르츠를 변조할 수 있는 테라헤르츠 변조기 및 테라헤르츠 변조기의 사용방법을 제안한다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는, 기판상에 제공되는 한 쌍의 배선; 상기 배선에서 연장되고 서로 인접하는 한 쌍의 가지; 및 상기 가지를 연결하는 반도체 채널을 포함하는 단위셀이, 다수개 정렬되고, 상기 반도체 체널의 키네틱 인덕턴스의 임피던스는 상기 단위셀의 기생저항보다 크거나 같다. 이에 따르면 키네틱 인덕턴스를 활용하여 많은 공진 주파수를 얻을 수 있다.
상기 반도체 채널의 캐패시턴의 임피던스는 상기 단위셀의 기생저항보다 크거나 같을 수 있다. 이에 따르면, 다수의 공진 주파수를 더 다양하게 구현할 수 있다.
상기 단위셀은 마이크로 스케일의 크기로 제공되어, 제조가 편리해 질 수 있다.
상기 반도체 채널은, InGaAs/InAlAs, AlGaAs/GaAs, 및 InAlGaN/GaN 중 하나의 이종접합구조(heterostructure)에 기반한 반도체 층으로 제공되어, 기생저항이 최소화될 수 있다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기의 사용방법에는, 단일의 테라헤르츠 변조기를 이용하여 원하는 변조주파수가 조정되는 것; 및 조정된 변조주파수에 대응하여 상기 테라헤르츠 변조기가 동작되는 것이 포함된다. 이에 따르면 단일의 변조기를 다양한 주파수에 대한 변조기로 사용할 수 있다.
상기 테라헤르츠 변조기는 적어도 두 개의 주파수 중에서 변조주파수가 선택되도록 하여, 변조기의 사용상의 편의성을 높이고, 다양한 변조가 가능한 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 듀얼 대역에서 공진하도록 함으로써, 넓은 대역의 테라헤르츠를 변조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 넓은 대역에 대한 테레헤라츠의 변조지수를 선택할 수 있기 때문에, 사용 양태에 따라서 사용자는 테라헤르츠를 더 다양하게 변조하여 사용할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 평면도.
도 2는 변조기 단위셀의 구조를 확대하여 보이는 도면.
도 3은 상기 단위셀의 등가회로.
도 4는 InGaAs/InAlAs 이종접합구조를 보이는 도면.
도 5는 AlGaAs/GaAs 이종접합구조를 보이는 도면.
도 6은 InAlGaN/GaN의 이종접합구조를 보이는 도면.
도 7은 키네틱 인덕턴스를 무시하는 경우와 무시하지 않은 경우를 비교하여 보이는 그래프.
도 8은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 제작과정을 보이는 도면.
도 9 및 도 10은 실제 소자에서 캐패시턴스 조절에 따른 테라헤르츠파 변조기 동작에 대한 시뮬레이션 및 실제 측정 결과를 설명하는 도면.
도 11은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 사용방법을 설명하는 흐름도.
도 12는 실제로 제작된 테라헤르츠 변조기의 평면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기(1)에는, 기판(2)과, 상기 기판(2) 상에 마주보는 한 쌍의 도전성의 메탈(11)(12), 상기 메탈(11)(12)로부터 각각 연장되는 다수의 배선(3)(4), 및 상기 배선(3)(4)으로부터 분지되어 인접되는 부분에 제공되는 채널(5)이 포함된다.
상기 채널(5)는 반도체 구조로 제공될 수 있다. 각각의 상기 채널(5)은 공진을 일으키는 단위셀의 역할을 수행할 수 있다. 상기 단위셀의 공진작용에 의해서 테라헤르츠 변조기(1)에 입사된 테라헤르츠가 변조되어 출력될 수 있다.
도 2는 상기 단위셀의 구조를 확대하여 보이는 도면이고, 도 3은 상기 단위셀의 등가회로이다.
도 2를 참조하면, 단위셀에는 기판(2) 상에서 마주보는 한 쌍의 배선(3)(4), 상기 배선(3)(4)으로부터 연장되고 서로 근접하는 가지(31)(41), 상기 가지(31)(41)의 하측에 마련되어 상기 가지를 연결하는 채널(5)이 포함된다.
상기 단위셀의 등가회로에는 반도체로 제공되는 채널(5)에 기생되는 키네틱 인덕턴스(kinetic inductance)(Lk)가 표시된다. 상기 키네틱 인덕턴스의 존재는 본 문서의 내용을 관류하는 중심사상을 이룬다.
발명자는 상기 키네틱 인덕턴스는 pH수준으로서 낮은 주파수 대역에서는 무시할 수 있지만, 테라헤르츠 대역의 높은 주파수 대역에는 상당한 수준에 이를 수 있다는 것에 아이디어를 얻었다.
이에, 발명자는 상기 단위셀에 존재는 기생저항을 작게 한다면, 상기 키네틱 인덕턴스를 적극적으로 활용하여 테라헤르츠 변조기의 변조성능에 기여할 수 있다는 가설을 세우고, 계속적인 연구개발을 통하여 본 문서를 개시하기에 이르렀다.
본 문서에서 제안하는 테라헤르츠파 변조기의 설계는 기존에 고려되지 않았던 키네틱 인덕턴스 성분을 고려하였다.
구체적으로 선행문헌 1(KR10-1704664, 테라헤르츠 변조기)에서 테라헤르츠 메타물질 공진은, 메탈 인덕턴스(Lm), 갭 캐패시턴스(Cgap), 및 반도체 캐패시턴스(Cs) 성분의 조합으로 결정되었다. 갭 캐패시턴스(Cgap)와 반도체 캐패시턴스(Cs)가 병렬로 연결되었기 때문에 작은 반도체 캐패시턴스(Ca) 성분의 조절만으로 전체 공진 특성에 큰 영향을 미치기 어려웠다. 따라서 제한적인 변조지수 및 변조속도의 문제가 있었고, 동작 전압 등에 있어서 한계가 있었다.
이러한 한계를 극복하기 위해서 본 문서에서는 반도체 채널에 기생하는 키네틱 인덕턴스의 효과를 극대화하고, 테라헤르츠 대역에서 반도체 캐패시턴스(Cs)도 전기적으로 스위칭할 수 있는 MSM(Metal-Semiconductor-Metal) 버랙터(varactor)가 집적된 테라헤르츠 변조기를 제안하였다. 상기 MSM 버랙터는, 제 1 가지(31), 채널(5), 및 제 2 가지(41)로 이루어지는 구성을 지칭한다.
상기 키네틱 인덕턴스의 도출과정을 더 상세하게 설명한다.
모든 반도체 채널에는 pH수준의 키네틱 인덕턴스(Lk)가 기생하지만, 그보다 더 큰 기생 저항 성분들로 인하여 묻혀 버린다. 수학식 1은 키네틱 인덕턴스를 나타낸다.
Figure 112019046613712-pat00001
이와 반대로, 테라헤르츠 대역에서는 높은 주파수로 인하여 키네틱 인덕턴스의 효과가 높아져서, 키네틱 인덕턴스를 적극적으로 활용할 수 있다.
수학식 2는, 테라헤르츠 대역에서의 키네틱 인덕턴스에 의한 임피던스(ZL)와 소자 기생 저항(R)에 대한 수학식을 나타낸다.
Figure 112019046613712-pat00002
Figure 112019046613712-pat00003
여기서, f는 전자기파 주파수이고, R2DEG은 채널저항, Ri는 금속-반도체 계면저항, Rm은 금속저항이다.
여기서, 주의해야 할 것이 있다. 상기 키네틱 인덕턴스 효과가 반도체 소자의 기생 저항에 묻히지 않아야 하는 것이다. 이를 위하여, 상기 MSM 버랙터 소자의 스케일링을 통하여 기생 저항을 줄일 필요가 있다.
수학식 3은 테라헤르츠 변조기가 반족하는 상기 키네틱 인덕턴스의 임피던스와 기생저항의 관계식이다.
Figure 112019046613712-pat00004
실시예에 따른 테라헤르츠 변조기는 상기 수학식 3을 만족하는 것에 의해서, 키네틱 인덕턴스를 활용할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3에 제시되는 단위셀을 이용하여 테라헤르츠 변조기의 투과특성을 설명한다.
공진주파수는,“S21파라미터=0”의 조건을 만족하는 주파수(ω)이다. 수학식 4는 단위셀의 임피던스(Zunit-cell) 계산을 통하여 위의 조건(S21파라미터=0)을 만족시키는 공진주파수를 구하는 과정을 보이고 있다.
Figure 112019046613712-pat00005
수학식 4에 따르면, 공진 주파수(ω+, ω-)는, 상기 키네틱 인덕턴스(Lk), 상기 메탈 인덕턴스(Lm), 상기 갭 캐패시턴스(Cgap), 및 상기 반도체 캐패시턴스(Cs)에 대한 값으로 주어진다. 상기 수학식 4에 대략적인 물질 상수 값들을 대입하여 공진 주파수를 계산해볼 수 있다. 상세한 계산 결과는 수학식 5에서 보이고 있다.
Figure 112019046613712-pat00006
수학식 5에 따르면, 테라헤르츠 변조기에 인가된 전압(0V 또는 5V)에 따라 다른 두 공진 주파수를 계산해 볼 수 있고, 편의상 f1공진주파수 및 f2공진주파수로 정의한다.
금속 메타물질-반도체 채널 사이의 캐패시턴스(Cs)값은 인가전압에 따라 대략 3 fF ~ 300 fF로 변한다. 이에 따라 공진주파수도 변하는데, 수치로 보면 f1공진주파수에는 큰 변화가 없지만, f2공진주파수는 상대적으로 큰 변화가 있다. 이는 f1공진주파수에 관여하는 공진현상은 상기 갭 캐패시턴스(Cgap)성분이 주도적이고, f2공진주파수에 관여하는 공진현상은 반도체 캐패시턴스(Cs)성분이 주도적이기 때문이다.
상기 키네틱 인덕턴스가 무시되는 경우에는, 갭 캐패시턴스(Cgap)와 반도체 캐패시턴스(Cs)가 병렬적으로 연결됨에 따라, 상대적으로 반도체 캐패시턴스(Cs)효과가 갭 캐패시턴스(Cgap)효과에 가려질 수 있다. 이에 따라 캐패시턴스 변화에 따른 메타물질 특성 변화가 미미하다.
본 문서에서는 상기 키네틱 인덕턴스로 인하여 갭 캐패시턴스(Cgap)와 반도체 캐패시턴스(Cs)가 분리되어 각각의 공진을 할 수 있게 되었다. 이에 따라 반도체 캐패시턴스(Cs)성분이 주도적인 f2공진에서는 인가 전압에 따라 변화하는 캐패시턴스 변화에 따른 메타물질 특성 변화가 크게 나타났고, 이를 활용하여 큰 변조지수, 낮은 삽입손실 등의 특성을 가지는 테라헤르츠 변조기를 설계 및 제작할 수 있다.
실제로 상기 단위셀의 경우에, 상기 키네틱 인덕턴스(Lk)를 100pH, 상기 메탈 인덕턴스(Lm)를 20pH, 및 상기 갭 캐패시턴스(Cgap)를 2 fF로 하고, 상기 반도체 캐패시턴스(Cs)가 오프상태인 0볼트인 경우에는 300 fF, 온상태인 5볼트인 경우에는 3 fF로 하여 공진 주파수를 구하였다.
이 경우에, 상기 오프상태인 경우에는, 0.88THz, 및 0.032THz의 공진주파수를 가지고, 상기 온상태인 경우에는, 0.83THz, 및 0.27THz의 공진주파수를 가진다.
실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 성능을 더욱 향상시키기 위해서는, 상기 기생저항은 커패시턴스에 의한 임피던스보다 작은 것이 더욱 바람직하다. 이를 통하여, 한 쌍의 공진주파수가 더 현저하게 구분될 수 있다. 수학식 6은 키네틱 인덕턴스에 의한 임피던스와 커패시턴스에 의한 임피던스와 기생저항의 상호관계를 비교하는 수식이다.
Figure 112019046613712-pat00007
상기 수학식 6에 따르면, 키네틱 인덕턴스에 의한 임피던스가 기생저항보다 크고, 커패시턴스에 의한 임피던스가 기생저항보다 큰 것이 바람직하다.
도 2에 제시되는 실제예에서, 상기 키네틱 인덕턴스에 의한 임피던스는 대략 50오옴이고, 상기 기생저항은 대략 20오옴이고, 상기 커패시턴스에 의한 임피던스는 대략 30오옴으로서, 상기 수학식 6을 만족한다.
이로써, 두 개의 공진주파수를 얻어서 더 넓은 대역에 대한 테라헤르츠 변조를 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 두 개의 공진주파수 대역 중에서 하나를 선택하여 테라헤르츠 변조에 사용할 수 있기 때문에, 변조주파수의 선택성이 높아지는 장점을 얻을 수 있다.
상기 수학식 6을 만족시키기 위하여는 다음과 같은 구성을 제안할 수 있다.
첫째, 기생 저항(R)을 최소화할 수 있는 반도체 층을 형성하는 것이다. 본 문서에서는 InGaAs/InAlAs, AlGaAs/GaAs, InAlGaN/GaN과 같은 이종접합구조(heterostructure)에 기반한 반도체 층들을 사용하였다. 도 4는 InGaAs/InAlAs 이종접합구조를 도시하고, 도 5는 AlGaAs/GaAs 이종접합구조를 도시하고, 도 6은 InAlGaN/GaN의 이종접합구조를 보이고 있다.
둘째, MSM 버랙터의 소자 크기를 최적화함으로써 저항(R), 키네틱 인덕턴스(Lk), 캐패시턴스(C) 성분들이 상기 수학식 6의 부등식을 만족시킬 수 있도록 할 수 있다. 이를 위하여, 도 2에 제시되는 단위셀의 각 구성은 마이크로 스케일로 제공되어 있다. 예를 들어, 금속 배선 간의 폭(L1)은 40마이크로미터, 단위셀에서 배선의 길이(L2)는 70마이크로미터, 가지의 길이(L3)는 17마이크로미터, 가지(31)(41)의 폭(L4)은 20마이크로미터, 및 배선의 폭(W1)은 2마이크로미터이다.
상기되는 종래 나노스케일의 구조에 비하여 기생저항의 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 본 문서에 제시되는 키네틱 인덕턴스에 의한 영향이 기생저항에 가려지지 않도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 종래 나노 스케일의 테라헤르츠 변조기에 비하여 더 쉬운 공정으로 변조기를 제작할 수 있는 효과를 얻을 수도 있다.
도 7은 키네틱 인덕턴스를 무시하는 경우와 무시하지 않은 경우를 비교하여 보이는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상기 키네틱 인덕턴스 성분을 고려하면 갭 캐패시턴스(Cgap)와 반도체 캐패시턴스(Cs)가 분리되어 두 지점에서 공진이 일어난다. 상기 키네틱 인덕턴스를 고려하지 않으면 갭 캐패시턴스(Cgap)와 반도체 캐패시턴스(Cs)가 병렬적으로 연결되어 한 지점에서만 공진이 일어난다.
도면에서 A는 상기 키네틱 인덕턴스를 고려하지 않았을 때 나타나는 공진 주파수로서 단일 공진(single resonance)이다. 도면에서 B, C는 키네틱 인덕턴스를 고려할 때 나타나는 공진 주파수로서 이중 공진(dual resonance)이다.
실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 제작과정을 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8을 참조하면, 기판(2)을 제공하고(a), 기판(2) 상에 반도체층(6)을 적층한다(b). 이후에 반도체층(6)을 식각하여 금속 메타구조를 제공할 홈을 형성한다(c).
마지막으로 홈에 금속 메타구조(3)(4)를 제공하여 단위셀을 제공할 수 있다.
여기서 모든 구조는 마이크로 스케일로 제공될 수 있기 때문에, 더욱 편리하게 저렴하게 제공될 수 있다.
도 9 및 도 10은 실제 소자에서 캐패시턴스 조절에 따른 테라헤르츠파 변조기 동작에 대한 시뮬레이션 및 실제 측정 결과를 도시한다.
도 9를 참조하면, 시뮬레이션 프로그램으로 CST microwave studio를 사용하여 집중 소자를 메타물질의 갭 사이에 삽입하여 반도체 물질의 임피던스를 계산에 참고하였다. 반도체 캐패시턴스(Cs)의 변화에 따라 0.5 THz 부근에서 테라헤르츠파 투과도가 이상적으로 변조됨을 확인 가능하다.
도 10을 참조하면, 실제 제작한 소자의 측정 결과를 확인할 수 있다. 실제 소자에서는 소자 내부의 여러 기생 저항들로 인하여 공진의 Q-factor가 시뮬레이션만큼 크지는 않다. 그러나, 전압이 인가되면서 두 지점에서의 공진(0.7 THz부근, 1.2 THz부근)을 명확히 확인할 수 있으며 0.7 THz 부근에서 높은 효율로 투과도가 변조됨을 확인할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 사용방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 사용자는 단일의 테라헤르츠 변조기를 이용하여 자신이 원하는 변조주파수를 조정한다(S1). 변조주파수를 조절할 수 있는 것은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기는 두 개의 공진주파수를 가지고 있기 때문이다. 예를 들어, 두 개의 공진주파수 중에서 하나를 선택하여 변조시킬 수 있다. 변조성능이 낮아도 되는 경우에는 다른 변조 주파수를 선택할 수도 있을 것이다.
이후에는 조정된 변조주파수에 대응하는 변조주파수로 테라헤르츠 변조기가 동작된다(S2).
본 사용방법에 따르면, 단일의 테라헤르츠 변조기를 이용하여 더 넓은 테라헤르츠 대역에 대한 변조를 수행할 수 있다.
도 12는 실제로 제작된 테라헤르츠 변조기의 평면도이다.
도 12를 참조하면, 다수의 단위셀이 정렬되고, 기판, 배선, 및 채널이 제공된 것을 확인할 수 있다.
다만, 실시예에서 공진을 이끌어 내는 단위셀의 구조는 KR10-1704664호에 제공되는 SRR의 구조가 적용될 수도 있고, 그 외의 다른 공진회로가 적용될 수도 있을 것이다.
테라헤르츠 변조기 구조는 메타물질에 다이오드 또는 트랜지스터와 같은 나노스케일 전자소자를 집적하여 구성하였다. 테라헤르츠에 반응하는 메타물질 구조의 성질을 조절하기 위하여 반도체의 저항 및 캐패시턴스를 변화시키는 것이 일반적이다. 테라헤르츠파와 같이 고주파수 대역에서는 인덕턴스의 효과가 두드러짐에도 불구하고 아직 그 효과를 이용한 변조기 구조는 보고된 바도 없다.
이에 반하여 본 문서에서는, III-V HEMT 고전자이동도 채널의 키네틱 인덕턴스성분을 활용할 수 있도록 MSM(Metal-Semiconductor-Metal) 버랙터가 집적된 테라헤르츠 변조기를 제안하였다.
일반적인 실리콘 채널을 사용하거나 나노미터 스케일의 쇼트키 메탈 접촉 면적을 가지는 경우에는 큰 반도체 기생 저항에 의하여 작은 키네틱 인덕턴스 효과가 가려진다.
본 문서에서는, 이를 해결하기 위하여 고전자이동도를 가지는 III-V HEMT구조를 사용하여 채널 저항(R2deg)을 낮추며, 마이크로미터 스케일의 쇼트키 메탈 접촉 면적을 활용하여 반도체-메탈 계면 저항(Ri)을 최소화 하였다.
이를 통하여 III-V 채널 내의 키네틱 인덕턴스 효과가 극대화되어 이중 공진(dual resonance)하는 테라헤르츠 금속 메타물질의 설계가 가능하며, 이중 공진을 통하여 넓어진 주파수 대역폭(bandwidth)으로 주파수 선택적인 테라헤르츠 변조기를 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일의 테라헤르츠 변조기로 복수의 공진 주파수를 얻을 수 있고, 이에 따르면, 다양한 주파수를 선택하여 테라헤르츠를 변조할 수 있는 장점이 있다.
2: 기판
3, 4: 배선
5: 채널
11, 12: 메탈

Claims (6)

  1. 기판 상에 마주보게 제공되는 한 쌍의 배선; 상기 배선에서 서로를 향하여 연장되고 서로 인접하는 한 쌍의 가지; 및 상기 가지의 하측과 상기 기판의 상측에 마련되어 상기 가지를 연결하는 반도체 채널을 포함하는 단위셀이, 다수개 정렬되고,
    테라헤르츠의 주파수 대역에서 상기 반도체 채널의 키네틱 인덕턴스의 임피던스는 상기 단위셀의 기생저항보다 크거나 같은 테라헤르츠 변조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    테라헤르츠의 주파수 대역에서 상기 반도체 채널의 캐패시턴스의 임피던스는 상기 단위셀의 기생저항보다 크거나 같은 테라헤르츠 변조기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위셀은 마이크로미터의 크기로 제공되는 테라헤르츠 변조기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 채널은, InGaAs/InAlAs, AlGaAs/GaAs, 및 InAlGaN/GaN 중 하나의 이종접합구조(heterostructure)에 기반한 반도체 층인 테라헤르츠 변조기.
  5. 단일의 테라헤르츠 변조기를 이용하여 원하는 변조주파수가 조정되는 것; 및
    조정된 변조주파수에 대응하여 상기 테라헤르츠 변조기가 동작되는 것이 포함되고,
    상기 테라헤르츠 변조기는,
    기판 상에 마주보게 제공되는 한 쌍의 배선과, 상기 배선에서 서로를 향하여 연장되고 서로 인접하는 한 쌍의 가지와, 상기 가지의 하측과 상기 기판의 상측에 마련되어 상기 가지를 연결하는 반도체 채널이 포함되는 단위셀이 다수개 정렬되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 변조기의 사용방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 테라헤르츠 변조기는 적어도 두 개의 주파수 중에서 변조주파수가 선택되는 테라헤르츠 변조기의 사용방법.
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