WO2025004636A1 - テラヘルツ装置 - Google Patents

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WO2025004636A1
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electrode
active element
terahertz device
substrate
distance
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PCT/JP2024/018983
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陽亮 西田
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B7/00—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes
    • H03B7/12—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B7/14—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance active element being semiconductor device

Definitions

  • This disclosure relates to terahertz devices.
  • a known example of an element that emits or receives electromagnetic waves in the terahertz band is a terahertz device that integrates a resonant tunneling diode and a fine antenna (see, for example, Patent Document 1).
  • Terahertz devices are used as light sources that output electromagnetic waves with frequencies in the terahertz band, or as detectors that detect electromagnetic waves with frequencies in the terahertz band. In such terahertz devices, there is a demand for higher output and improved resolution. For this reason, there is a demand for adjusting the impedance in the antenna.
  • a terahertz device includes a substrate having a front surface and a back surface, a conductive layer formed on a portion of the front surface, a ring-shaped slot formed in the conductive layer, and a first active element and a second active element disposed within the slot for oscillating or detecting electromagnetic waves, the conductive layer including a first electrode partitioned by the slot and a second electrode formed to surround the first electrode via the slot, the first active element and the second active element being disposed on either side of the first electrode on a reference line passing through the center of the first electrode in a plan view viewed from a direction perpendicular to the front surface, and a first distance between both ends of the second electrode on the reference line is smaller than a first substrate distance between both ends of the substrate on the reference line.
  • the terahertz device allows for impedance adjustment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an exemplary terahertz device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the terahertz device of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line F3-F3 in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing some components of the terahertz device of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the active element of the terahertz device of FIG. 1 and its periphery.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the active element of the terahertz device of FIG. 1 and its periphery.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the active element and its periphery shown in FIGS. FIG.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the resistor element of FIG. 1 and its periphery.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the resistor element of FIG. 8 and its periphery.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing the conductance of the terahertz device of FIG.
  • FIG. 11 is a characteristic diagram showing the conductance and output power of the terahertz device of FIG.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing the conductance of the terahertz device of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 15 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 16 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 17 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 18 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 19 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing a terahertz device according to a modified example.
  • FIG. 21 is a schematic plan view of an exemplary terahertz device according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic plan view showing the active element of the terahertz device of FIG. 21 and its periphery.
  • FIG. 23 is a schematic plan view showing the active element of the terahertz device of FIG. 21 and its periphery.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the active element of FIG. 22 and its periphery.
  • At least one means “one or more” of the desired options.
  • at least one means “only one option” or “both of two options” if the number of options is two.
  • at least one means “only one option” or “any combination of two or more options” if the number of options is three or more.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an exemplary terahertz device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the terahertz device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line F3-F3 of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing some components of the terahertz device 10 of FIG. 1, illustrating the arrangement of a first electrode 41, a second electrode 42, a first active element 60, a second active element 70, a first resistive element 81, and a second resistive element 82.
  • the term "planar view” used in the present disclosure refers to viewing the terahertz device 10 in the Z-axis direction of the mutually orthogonal XYZ axes shown in FIG. 1.
  • the terahertz device 10 includes a substrate 20.
  • the substrate 20 is formed in a flat plate shape.
  • the substrate 20 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the substrate 20 includes a front surface 21, a back surface 22, and multiple side surfaces 23, 24, 25, and 26.
  • the front surface 21 and the back surface 22 of the substrate 20 face opposite each other in the Z-axis direction. Therefore, "planar view” refers to viewing from a direction perpendicular to the front surface 21 of the substrate 20.
  • perpendicular does not only mean strictly perpendicular, but also includes approximately perpendicular within the range in which the effect of this embodiment is achieved.
  • the side surfaces 23 to 26 of the substrate 20 face either the X-axis direction or the Y-axis direction.
  • the side surface 23 and the side surface 24 extend along the XZ plane.
  • the side surface 23 and the side surface 24 face opposite each other in the Y-axis direction.
  • the side surface 25 and the side surface 26 extend along the YZ plane. Side 25 and side 26 face opposite each other in the X-axis direction.
  • the substrate 20 has a length Bx in the X-axis direction and a length By in the Y-axis direction.
  • the length Bx in the X-axis direction can be 1 mm or less. In one example, the length Bx in the X-axis direction can be 500 ⁇ m.
  • the length By in the Y-axis direction can be 1 mm or less. In one example, the length By in the Y-axis direction can be 500 ⁇ m.
  • the substrate 20 includes a semiconductor substrate 31 and an insulating layer 32 on the semiconductor substrate 31 .
  • the semiconductor substrate 31 is formed in a flat plate shape. As shown in Fig. 1, the shape of the semiconductor substrate 31 in a plan view is rectangular. In one example, the shape of the semiconductor substrate 31 in a plan view is square. Note that the shape of the semiconductor substrate 31 in a plan view is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
  • the semiconductor substrate 31 is formed of at least one semiconductor material selected from the group consisting of InP (indium phosphide), GaAs (gallium arsenide), AlGaAs (aluminum gallium arsenide), InGaAs (indium gallium arsenide), InGaAsP (indium gallium arsenide phosphide), Si (silicon), SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and single crystal AlN (aluminum nitride).
  • the semiconductor substrate 31 is formed of a material containing InP.
  • the semiconductor substrate 31 includes a substrate surface 311 and a substrate back surface 312.
  • the substrate surface 311 and the substrate back surface 312 face in opposite directions.
  • the substrate surface 311 faces the same side as the substrate surface 21, and the substrate back surface 312 faces the same side as the back surface 22.
  • the semiconductor substrate 31 has substrate side surfaces that form part of each of the side surfaces 23 to 26. As the substrate surface 311 faces the same side as the substrate surface 21, the Z-axis direction is perpendicular to the substrate surface 311.
  • the terahertz device 10 includes an insulating layer 32 provided on a semiconductor substrate 31.
  • a substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31 is covered with the insulating layer 32.
  • the insulating layer 32 is made of an insulating material.
  • the insulating layer 32 is made of a material including, for example, silicon oxide (SiO 2 ). In one example, the insulating layer 32 is formed over the entire substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the insulating layer 32 has an insulating surface 321 and an insulating back surface 322 opposite the insulating surface 321.
  • the insulating surface 321 faces the same side as the substrate surface 311, and the insulating back surface 322 faces the same side as the substrate back surface 312.
  • the insulating surface 321 constitutes the surface 21.
  • the insulating back surface 322 contacts the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31. Note that another member such as an insulating layer may be interposed between the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31 and the insulating layer 32.
  • the insulating layer 32 has insulating side surfaces that constitute a part of each of the side surfaces 23 to 26.
  • the terahertz device 10 includes a conductive layer 40 formed on the surface 21 of the substrate 20.
  • the conductive layer 40 is formed on a portion of the surface 21 of the substrate 20.
  • the conductive layer 40 is formed of at least one metal material selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and platinum (Pt). It can also be said that the conductive layer 40 contains at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt.
  • the conductive layer 40 is formed of a material containing Au.
  • the conductive layer 40 is formed, for example, by sputtering.
  • the conductive layer 40 may be formed of a laminated structure of multiple metal layers.
  • the terahertz device 10 includes a slot 40A formed in the conductive layer 40.
  • the slot 40A is formed in an annular shape in a planar view.
  • the slot 40A is formed in an annular shape in a planar view.
  • the terahertz device 10 includes an annular slot 40A.
  • the conductive layer 40 includes a first electrode 41 partitioned by a slot 40A, and a second electrode 42 formed to surround the first electrode 41 via the slot 40A.
  • the first electrode 41 is formed in a circular shape in a plan view.
  • the first electrode 41 is disposed at the center of the substrate 20 in a plan view.
  • the second electrode 42 is formed in a rectangular shape.
  • the second electrode 42 includes a first side 421 and a second side 422 extending parallel to each other in a plan view, and a third side 423 and a fourth side 424 perpendicular to the first side 421 and the second side 422 in a plan view.
  • the second electrode 42 is formed in a rectangular shape in which the lengths of the first side 421 and the second side 422 are greater than the lengths of the third side 423 and the fourth side 424. In one example, the second electrode 42 is disposed such that the first side 421 and the second side 422 extend in the X-axis direction in a plan view.
  • the second electrode 42 may be in the shape of a square in which the lengths of the first side 421 and the second side 422 are equal to the lengths of the third side 423 and the fourth side 424.
  • the second electrode 42 may be in the shape of a rectangle in which the lengths of the third side 423 and the fourth side 424 are greater than the lengths of the first side 421 and the second side 422.
  • the terahertz device 10 includes a first active element 60 and a second active element 70 provided in the slot 40A.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are disposed in the slot 40A in a plan view. Therefore, it can be said that the first active element 60 and the second active element 70 are disposed between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are elements that convert electromagnetic waves to electrical energy.
  • electromagnetic waves include the concepts of either light or radio waves, or both.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are elements that oscillate electromagnetic waves (terahertz waves) in a specific frequency band, for example, the terahertz band.
  • the first active element 60 and the second active element 70 can be said to be terahertz elements that oscillate terahertz waves.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are elements that detect terahertz waves, which are electromagnetic waves in a specific frequency band, for example, the terahertz band.
  • the first active element 60 and the second active element 70 can be said to be terahertz elements that receive terahertz waves.
  • the frequency band of the terahertz waves is, for example, 0.1 THz to 10 THz.
  • the first active element 60 and the second active element 70 convert the supplied electrical energy into electromagnetic waves by oscillating due to the supplied electrical energy. As a result, the first active element 60 and the second active element 70 oscillate electromagnetic waves in a desired frequency band.
  • the first active element 60 and the second active element 70 also receive electromagnetic waves and convert the electromagnetic waves into electrical energy. As a result, the first active element 60 and the second active element 70 detect electromagnetic waves in a desired frequency band.
  • the first active element 60 and the second active element 70 may be, for example, resonant tunneling diodes (RTDs).
  • the first active element 60 and the second active element 70 may be diodes or transistors other than RTDs.
  • Other active elements may be, for example, TUNNETT (Tunnel injection Transit Time) diodes, IMPATT (Impact Ionization Avalanche Transit Time) diodes, GaAs-based field effect transistors (FETs), GaN-based FETs, high electron mobility transistors (HEMTs), heterojunction bipolar transistors (HBTs), or complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) FETs.
  • TUNNETT Tunnelnel injection Transit Time
  • IMPATT Impact Ionization Avalanche Transit Time
  • FETs GaAs-based field effect transistors
  • HEMTs high electron mobility transistors
  • HBTs heterojunction bipolar transistors
  • CMOS complementary metal-oxide-semic
  • the shape of the first active element 60 and the second active element 70 in a planar view is rectangular. Note that the shape of the first active element 60 and the second active element 70 in a planar view is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are connected between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are arranged on a reference line LM passing through the center 41C of the first electrode 41 in a plan view, sandwiching the first electrode 41.
  • the reference line LM is set to extend in the X-axis direction.
  • the reference line LM is parallel to the first side 421 of the second electrode 42 in a plan view.
  • the reference line LM is also parallel to the side surfaces 23 and 24 of the substrate 20 in a plan view. Note that "parallel" does not only mean strictly parallel, but also includes roughly parallel within the range in which the effect of this embodiment is achieved.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are connected to the first electrode 41 and the second electrode 42 so that they oscillate in a phase inverted state (opposite phase).
  • the first active element 60 and the second active element 70 are connected between the first electrode 41 and the second electrode 42 so that they are in parallel.
  • the first active element 60 is connected between the second electrode 42 and the first electrode 41.
  • the conductive layer 40 includes a connection portion 441 extending from the second electrode 42 toward the first electrode 41.
  • the conductive layer 40 also includes a connection portion 431 extending from the first electrode 41 toward the second electrode 42.
  • the first active element 60 is connected between the second electrode 42 and the first electrode 41 by the connection portion 441 and the connection portion 431.
  • the second active element 70 is connected between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the conductive layer 40 includes a connection portion 432 extending from the first electrode 41 toward the second electrode 42.
  • the conductive layer 40 includes a connection portion 442 extending from the second electrode 42 toward the first electrode 41.
  • the second active element 70 is connected between the first electrode 41 and the second electrode 42 by the connection portion 432 and the connection portion 442.
  • the terahertz device 10 includes a first resistive element 81 and a second resistive element 82.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are provided outside the slot 40A.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are arranged at a position overlapping the second electrode 42 in a planar view.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are arranged on either side of the first electrode 41.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are arranged at a symmetrical position with respect to the first electrode 41.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are arranged at a point symmetrical position with the center 41C of the first electrode 41 as the center.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 are electrically connected in parallel to the first active element 60 and the second active element 70.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 suppress parasitic oscillation. This makes it possible to stabilize oscillation in the terahertz device 10.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are electrically connected to the first electrode 41 at virtual short points 45A and 45B. It can be said that the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are connected to both ends of the first electrode 41 on the auxiliary straight line LS that passes through the center 41C of the first electrode 41.
  • the virtual short-circuit points 45A and 45B are portions where the electric field strength of the terahertz waves generated by the first active element 60 and the second active element 70, which oscillate in opposite phases, is relatively low, and can be said to be pseudo short-circuit points.
  • the virtual short-circuit points 45A and 45B may be set in a range where the electric field strength of the terahertz waves is relatively low.
  • the electric fields generated by the first active element 60 and the second active element 70, which oscillate in opposite phases, are added together in opposite phases. As a result, a portion where the electric field strength is relatively low occurs near the center between the first active element 60 and the second active element 70.
  • the place where the electric field strength is relatively low occurs at an equal distance from the first active element 60 and the second active element 70.
  • the place where the electric field strength is relatively low occurs along the auxiliary straight line LS that is perpendicular to the reference straight line LM that passes through the first active element 60 and the second active element 70 and passes through the center 41C of the first electrode 41, as shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of an enlarged portion of the terahertz device 10 in Fig. 1, showing the arrangement of the first active element 60.
  • Fig. 6 is a schematic plan view of an enlarged portion of the terahertz device 10 in Fig. 1, showing the arrangement of the second active element 70.
  • Fig. 7 is a schematic cross-sectional view showing the first active element 60, the second active element 70 and their periphery.
  • the first active element 60 is provided between the second electrode 42 and the semiconductor substrate 31 in the Z-axis direction.
  • a semiconductor layer 61a is provided on the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the shape of the semiconductor layer 61a is rectangular in a plan view.
  • the semiconductor layer 61a is formed of, for example, GaInAs.
  • the semiconductor layer 61a is highly doped with n-type impurities.
  • a GaInAs layer 62a is stacked on the semiconductor layer 61a.
  • the GaInAs layer 62a is doped with n-type impurities.
  • the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 62a is lower than the n-type impurity concentration of the semiconductor layer 61a.
  • a GaInAs layer 63a is stacked on the GaInAs layer 62a.
  • the GaInAs layer 63a is not doped with impurities.
  • An AlAs layer 64a is stacked on the GaInAs layer 63a.
  • An InGaAs layer 65 is stacked on the AlAs layer 64a.
  • the InGaAs layer 65 is not doped with impurities.
  • An AlAs layer 64b is stacked on the InGaAs layer 65.
  • the AlAs layer 64a, InGaAs layer 65, and AlAs layer 64b form a resonant tunnel section.
  • a GaInAs layer 63b that is not doped with impurities is stacked on the AlAs layer 64b.
  • a GaInAs layer 62b that is doped with n-type impurities is stacked on the GaInAs layer 63b.
  • a GaInAs layer 61b that is doped with a high concentration of n-type impurities is stacked on the GaInAs layer 62b. Therefore, the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 61b is higher than the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 62b.
  • the specific configuration of the first active element 60 can be changed as desired as long as it is capable of generating (or detecting, or both) electromagnetic waves.
  • the first active element 60 may be anything that performs at least one of oscillation and detection of electromagnetic waves in the terahertz band.
  • connection portion 441 extending from the second electrode 42 extends toward the semiconductor layer 61a and is electrically connected to the semiconductor layer 61a.
  • connection portion 431 extending from the first electrode 41 contacts the upper surface of the GaInAs layer 61b and is electrically connected to the GaInAs layer 61b. In this manner, the first active element 60 is connected between the second electrode 42 and the first electrode 41.
  • the second active element 70 is provided between the first electrode 41 and the semiconductor substrate 31 in the Z-axis direction.
  • a semiconductor layer 71a is provided on the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the shape of the semiconductor layer 71a is rectangular in a plan view.
  • the semiconductor layer 71a is formed of, for example, GaInAs.
  • the semiconductor layer 71a is highly doped with n-type impurities.
  • a GaInAs layer 72a is stacked on the semiconductor layer 71a.
  • the GaInAs layer 72a is doped with n-type impurities.
  • the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 72a is lower than the n-type impurity concentration of the semiconductor layer 71a.
  • a GaInAs layer 73a is stacked on the GaInAs layer 72a.
  • the GaInAs layer 73a is not doped with impurities.
  • An AlAs layer 74a is stacked on the GaInAs layer 73a.
  • An InGaAs layer 75 is stacked on the AlAs layer 74a.
  • the InGaAs layer 75 is not doped with impurities.
  • An AlAs layer 74b is stacked on the InGaAs layer 75.
  • the AlAs layer 74a, InGaAs layer 75, and AlAs layer 74b form a resonant tunnel section.
  • a GaInAs layer 73b that is not doped with impurities is stacked on the AlAs layer 74b.
  • a GaInAs layer 72b that is doped with n-type impurities is stacked on the GaInAs layer 73b.
  • a GaInAs layer 71b that is doped with a high concentration of n-type impurities is stacked on the GaInAs layer 72b. Therefore, the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 71b is higher than the n-type impurity concentration of the GaInAs layer 72b.
  • the specific configuration of the second active element 70 can be changed as desired as long as it is capable of generating (or detecting, or both) electromagnetic waves.
  • the second active element 70 may be anything that performs at least one of oscillation and detection of electromagnetic waves in the terahertz band.
  • connection portion 432 extending from the first electrode 41 contacts the upper surface of the GaInAs layer 71b and is electrically connected to the GaInAs layer 71b.
  • connection portion 442 extending from the second electrode 42 extends toward the semiconductor layer 71a and is electrically connected to the semiconductor layer 71a. In this manner, the second active element 70 is connected between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • Fig. 8 is a schematic plan view showing an enlarged portion of the terahertz device 10 in Fig. 1, illustrating the arrangement of the first resistor element 81.
  • Fig. 9 is a schematic cross-sectional view showing the first resistor element 81 in Fig. 8 and its periphery.
  • the first resistor element 81 is provided between the semiconductor substrate 31 and the second electrode 42.
  • the first resistor element 81 is provided on the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the shape of the first resistor element 81 is rectangular in a plan view.
  • the first resistor element 81 is composed of a semiconductor layer doped with a high concentration of n-type impurities.
  • the semiconductor layer may be GaInAs.
  • the first resistive element 81 includes a first end 811 and a second end 812 opposite the first end.
  • the first end 811 is electrically connected to the second electrode 42 by a via 83A formed on the first resistive element 81.
  • the via 83A is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the via 83A includes at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt. In one example, the via 83A is formed of a material including Au.
  • the lower wiring 84A is electrically connected to the second end 812 of the first resistor element 81.
  • the lower wiring 84A is disposed in the insulating layer 32 in the Z-axis direction. It can be said that the lower wiring 84A is disposed between the insulating front surface 321 and the insulating back surface 322 in the Z-axis direction.
  • the insulating layer 32 may include a first insulating film formed on the semiconductor substrate 31 and a second insulating film formed on the first insulating film.
  • the first insulating film may be formed, for example, with the same film thickness as the first resistor element 81.
  • the lower wiring 84A may be formed on the first insulating film.
  • the insulating layer 32 may include three or more insulating films.
  • the lower wiring 84A is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the lower wiring 84A includes at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt. In one example, the lower wiring 84A is made of a material containing Au.
  • the lower wiring 84A extends toward the first electrode 41. It can be said that the lower wiring 84A extends so as to intersect with the slot 40A between the second electrode 42 and the first electrode 41.
  • the lower wiring 84A is electrically connected to the first electrode 41 by a via 85A.
  • the via 85A electrically connecting the lower wiring 84A and the first electrode 41 is disposed at the virtual short point 45A.
  • the via 85A is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the via 85A includes at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt. In one example, the via 85A is formed of a material including Au.
  • the second resistor element 82 is electrically connected to the first electrode 41 and the second electrode 42, similar to the first resistor element 81.
  • the second resistor element 82 is provided on the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the shape of the second resistor element 82 is rectangular in a plan view.
  • the second resistor element 82 is composed of a semiconductor layer doped with a high concentration of n-type impurities.
  • the semiconductor layer may be GaInAs.
  • the second resistive element 82 includes a first end 821 and a second end 822 opposite to the first end.
  • the first end 821 is electrically connected to the second electrode 42 by a via 83B formed on the second resistive element 82.
  • the via 83B is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the via 83B includes at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt. In one example, the via 83B is formed of a material including Au.
  • the lower wiring 84B is electrically connected to the second end 822 of the second resistor element 82.
  • the lower wiring 84B is disposed in the insulating layer 32 in the Z-axis direction. It can be said that the lower wiring 84B is disposed between the insulating front surface 321 and the insulating back surface 322 in the Z-axis direction.
  • the insulating layer 32 may include a first insulating film formed on the semiconductor substrate 31 and a second insulating film formed on the first insulating film.
  • the first insulating film may be formed with the same film thickness as the second resistor element 82, for example.
  • the lower wiring 84B may be formed on the first insulating film. Note that the insulating layer 32 may include three or more insulating films.
  • the lower wiring 84B is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the lower wiring 84B includes at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt. In one example, the lower wiring 84B is made of a material containing Au.
  • the lower wiring 84B extends toward the first electrode 41.
  • the lower wiring 84B can be said to extend so as to intersect with the slot 40A between the second electrode 42 and the first electrode 41.
  • the lower wiring 84B is electrically connected to the first electrode 41 by a via 85B.
  • the via 85B electrically connecting the lower wiring 84B and the first electrode 41 is disposed at the virtual short point 45B.
  • the via 85B is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt.
  • the via 85B can also be said to include at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt.
  • the via 85B is formed of a material including Au.
  • the terahertz device 10 includes a first electrode pad 51 and a second electrode pad 52 provided on the surface 21 of the substrate 20.
  • the first electrode pad 51 and the second electrode pad 52 are arranged at the edge of the substrate 20.
  • the first electrode pad 51 and the second electrode pad 52 are arranged along the side surface 24 on the surface 21 of the substrate 20.
  • the first electrode pad 51 is arranged at a corner portion 21A formed by the side surface 24 and the side surface 26 on the surface 21 of the substrate 20.
  • the second electrode pad 52 is arranged at a corner portion 21B formed by the side surface 24 and the side surface 25 on the surface 21 of the substrate 20.
  • the terahertz device 10 also includes a first connection wiring 53 that connects the first electrode pad 51 and the first electrode 41.
  • the first connection wiring 53 electrically connects the first electrode pad 51 and the first electrode 41.
  • the first connection wiring 53 is preferably connected to the first electrode 41 at the virtual short-circuit point 45B. In this way, by connecting the first connection wiring 53 to the first electrode 41 at the virtual short-circuit point 45B, leakage of electromagnetic waves to the first connection wiring 53 can be suppressed.
  • the first connection wiring 53 includes a first wiring 531, a second wiring 532, a lower wiring 533, and a via 534.
  • the first wiring 531 extends in the X-axis direction from the first electrode pad 51.
  • the second wiring 532 extends in the Y-axis direction from the tip of the first wiring 531.
  • the via 534 is connected to the tip of the second wiring 532.
  • the lower wiring 533 is connected to the second wiring 532 by the via 534 and is electrically connected to the lower wiring 84B.
  • the first connection wiring 53 electrically connects the first electrode pad 51 and the first electrode 41 by the lower wiring 84B and the via 85B.
  • the first connection wiring 53 connects the first electrode pad 51 to the virtual short point 45B of the first electrode 41.
  • the lower wiring 533 of the first connection wiring 53 may be arranged on a path different from the lower wiring 84B and connected to the first electrode 41.
  • the terahertz device 10 includes a second connection wiring 54 that connects the second electrode pad 52 and the second electrode 42.
  • the second connection wiring 54 electrically connects the second electrode pad 52 and the second electrode 42.
  • the second connection wiring 54 is preferably connected to the second electrode 42 at a virtual short point.
  • the second connection wiring 54 includes a first wiring 541 and a second wiring 542.
  • the first wiring 541 extends from the second electrode pad 52 in the X-axis direction.
  • the second wiring 542 extends from the tip of the first wiring 541 in the Y-axis direction.
  • the second wiring 542 extends from the tip of the first wiring 541 toward the second electrode 42 and is electrically connected to the second electrode 42.
  • the second electrode pad 52 is connected to the second electrode 42 by the second connection wiring 54 in the vicinity of the auxiliary straight line LS that is the virtual short point. In this way, by connecting the second connection wiring 54 near the virtual short point, it is possible to suppress leakage of electromagnetic waves to the second connection wiring 54.
  • the terahertz device 10 includes a reflective layer 33 provided on the rear surface 22 of the substrate 20.
  • the reflective layer 33 is in contact with the rear surface 22 of the substrate 20.
  • the reflective layer 33 includes a reflective surface 331 and a reflective rear surface 332 opposite to the reflective surface 331.
  • the reflective surface 331 faces the same direction as the substrate front surface 311.
  • the reflective rear surface 332 faces the same direction as the substrate rear surface 312.
  • the reflective layer 33 has a thickness capable of reflecting electromagnetic waves generated or detected by the first active element 60 and the second active element 70.
  • the reflective layer 33 is composed of a metal layer provided on the rear surface 22 of the substrate 20.
  • the reflective layer 33 is formed of at least one metal material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti, TiN, and Pt. It can also be said that the reflective layer 33 contains at least one of Au, Ag, Al, Cu, Ti, and Pt.
  • the reflective layer 33 is formed of a material containing Au.
  • the reflective layer 33 may be formed of the same material as the conductive layer 40.
  • the reflective layer 33 is formed, for example, by sputtering.
  • the reflective layer 33 may be composed of a laminated structure of multiple metal layers.
  • the terahertz device 10 includes a substrate 20, a conductive layer 40, a slot 40A, a first active element 60, and a second active element 70.
  • the substrate 20 includes a front surface 21 and a back surface 22, and the conductive layer 40 is formed in a part of the front surface 21.
  • the slot 40A is formed in the conductive layer 40.
  • the slot 40A is formed in an annular shape.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are provided in the slot 40A.
  • the conductive layer 40 includes a first electrode 41 partitioned by the slot 40A, and a second electrode 42 formed to surround the first electrode 41 via the slot 40A.
  • An end face of the conductive layer 40 (the first electrode 41 and the second electrode 42) facing the annular slot 40A constitutes a ring slot antenna 40R.
  • the distance L12 between the first active element 60 and the second active element 70 in the circumferential direction of the slot 40A is equal to 1/2 the effective wavelength ⁇ g of the terahertz waves generated by the first active element 60 and the second active element 70.
  • “equal” includes cases where the compared objects have some difference due to the influence of dimensional tolerances, etc., in addition to cases where they are exactly equal.
  • the effective wavelength ⁇ g is the wavelength of the terahertz waves propagating inside the terahertz device 10.
  • the size (radius) of the slot 40A is set corresponding to the distance L12 between the first active element 60 and the second active element 70. In one example, the radius of the slot 40A may be 30 ⁇ m.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are arranged on a reference line LM that passes through the center 41C of the first electrode 41. It can be said that this terahertz device 10 includes two oscillators consisting of two semicircular slots 40A1, 40A2 and the first active element 60 and the second active element 70 arranged in each semicircular slot 40A1, 40A2.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 facing the semicircular slots 40A1, 40A2 in which the first active element 60 and the second active element 70 are arranged respectively constitute a slot antenna.
  • the polarization direction of the terahertz wave generated by the slot antenna of the terahertz device 10 coincides with the extension direction of the reference line LM on which the first active element 60 and the second active element 70 are arranged.
  • the second electrode 42 includes a first end P21 and a second end P22, which are opposite ends on the reference line LM in a plan view.
  • the second electrode 42 has a first distance Lx between the first end P21 and the second end P22.
  • the first distance Lx can be said to be the electrode size of the second electrode 42 in the polarization direction (the direction along the reference line LM).
  • the substrate 20 includes a first substrate end P11 and a second substrate end P12, which are opposite ends on the reference line LM.
  • the substrate 20 has a first substrate distance Cx between the first substrate end P11 and the second substrate end P12.
  • the first substrate distance Cx can be said to be the substrate size of the substrate 20 in the polarization direction (the direction along the reference line LM).
  • the first distance Lx of the second electrode 42 is smaller than the first substrate distance Cx of the substrate 20. It can be said that the terahertz device 10 includes a second electrode 42 with a first distance Lx (electrode size) smaller than the first substrate distance Cx of the substrate 20. This changes the standing wave distribution in the second electrode 42. The standing wave distribution affects the impedance at the locations where the first active element 60 and the second active element 70 are arranged. Therefore, the impedance can be adjusted by changing the standing wave distribution, that is, by changing the first distance Lx of the second electrode 42.
  • Figure 10 shows an example of the overall conductance of the terahertz device 10 versus the first distance Lx at the resonant frequency.
  • the horizontal axis is the first distance Lx
  • the vertical axis is the conductance (S).
  • the characteristics shown in Figure 10 are for a case where the radius of the slot 40A is 30 ⁇ m.
  • the second electrode 42 includes a third end P23 and a fourth end P24 on an auxiliary line LS that is perpendicular to the reference line LM and passes through the center 41C of the first electrode 41 in a plan view.
  • the second electrode 42 has a second distance Ly between the third end P23 and the fourth end P24.
  • the second distance Ly can be said to be the electrode size of the second electrode 42 in a direction perpendicular to the polarization direction (the direction along the auxiliary line LS).
  • the second distance Ly may be the same as the first distance Lx.
  • the second distance Ly may be smaller than the first distance Lx, or may be larger than the first distance Lx.
  • the substrate 20 includes a third substrate end P13 and a fourth substrate end P14, which are opposite ends on the auxiliary line LS.
  • the substrate 20 has a second substrate distance Cy between the third substrate end P13 and the fourth substrate end P14.
  • the second substrate distance Cy can be said to be the substrate size of the substrate 20 in a direction perpendicular to the polarization direction (the direction along the auxiliary line LS).
  • the second distance Ly of the second electrode 42 is smaller than the second substrate distance Cy of the substrate 20. It can be said that the terahertz device 10 includes a second electrode 42 with a second distance Ly (electrode size) smaller than the second substrate distance Cy of the substrate 20. This changes the standing wave distribution in the second electrode 42. The standing wave distribution affects the impedance at the locations where the first active element 60 and the second active element 70 are arranged. Therefore, the impedance can be adjusted by changing the standing wave distribution, that is, by changing the second distance Ly of the second electrode 42.
  • FIG. 12 shows an example of the calculation result of the overall conductance of the terahertz device 10 with respect to the first distance Lx when the second distance Ly is changed at the resonant frequency.
  • the horizontal axis is the first distance Lx
  • the vertical axis is the conductance (S).
  • the characteristics shown in FIG. 12 are for a case in which the radius of the slot 40A is 30 ⁇ m.
  • the solid line, dashed line, and dashed line show the conductance at different second distances Ly.
  • the second distance Ly is increased in the order of the solid line, dashed line, and dashed line.
  • Figure 11 shows an example of the overall conductance of the terahertz device 10 and the power of the terahertz waves generated by the terahertz device 10 when the first distance Lx is changed at the resonant frequency.
  • the horizontal axis represents the first distance Lx
  • the vertical axis represents the conductance and the power of the terahertz waves. Note that the characteristics shown in Figure 11 are for a second distance Ly of 100 ⁇ m.
  • the solid line represents the conductance, and the dashed line represents the power.
  • the terahertz device 10 includes a substrate 20, a conductive layer 40, a slot 40A, a first active element 60, and a second active element 70.
  • the substrate 20 includes a front surface 21 and a back surface 22, and the conductive layer 40 is formed in a part of the front surface 21.
  • the slot 40A is formed in the conductive layer 40.
  • the slot 40A is formed in an annular shape.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are provided in the slot 40A.
  • the conductive layer 40 includes a first electrode 41 partitioned by the slot 40A, and a second electrode 42 formed to surround the first electrode 41 via the slot 40A.
  • the standing wave distribution in the second electrode 42 changes.
  • the standing wave distribution affects the impedance at the locations where the first active element 60 and the second active element 70 are arranged.
  • the impedance can be adjusted.
  • the output power (output electric power) of the terahertz device 10 can be improved, that is, a higher output can be achieved.
  • the second distance Ly between the third end P23 and the fourth end P24, which are both ends of the second electrode 42 on the auxiliary line LS that passes through the center 41C of the first electrode 41 and is perpendicular to the reference line LM, is smaller than the second substrate distance Cy between the third substrate end P13 and the fourth substrate end P14, which are both ends of the substrate 20 on the auxiliary line LS.
  • the standing wave distribution in the second electrode 42 changes. The standing wave distribution affects the impedance at the locations where the first active element 60 and the second active element 70 are arranged. As a result, the impedance can be adjusted.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are connected in parallel. Therefore, by oscillating the first active element 60 and the second active element 70 in opposite phases, the output power (output electric power) of the terahertz device 10 can be improved.
  • (1-4) Includes a first resistive element 81 and a second resistive element 82 connected in parallel to the first active element 60 and the second active element 70. This allows the oscillation to be stabilized in the terahertz device 10.
  • the terahertz device 10 includes a reflective layer 33 provided on the rear surface 312 of the semiconductor substrate 31.
  • the reflective layer 33 reflects electromagnetic waves radiated from the ring slot antenna 40R toward the semiconductor substrate 31. Therefore, the terahertz device 10 can radiate electromagnetic waves in the direction in which the substrate front surface 311 of the substrate 20 faces.
  • the first electrode pad 51 and the second electrode pad 52 may be disposed at the corners 21A and 21B of the substrate 20. This configuration makes it possible to prevent the first electrode pad 51 and the second electrode pad 52 from blocking the electromagnetic waves reflected by the reflective layer 33 and heading toward the surface 21.
  • the first electrode pad 51 is connected to the first electrode 41 by a first connection wiring 53.
  • the first connection wiring 53 is connected to the virtual short point 45B of the first electrode 41. By connecting the first connection wiring 53 to the virtual short point 45B, leakage of electromagnetic waves to the first connection wiring 53 can be suppressed.
  • the second electrode pad 52 is connected to the second electrode 42 by the second connection wiring 54.
  • the second connection wiring 54 is connected to the second electrode 42 near the auxiliary straight line LS, which is a virtual short-circuit point.
  • the first embodiment can be modified, for example, as follows.
  • the first embodiment can be combined with the following modifications as long as no technical contradiction occurs.
  • the same reference numerals as in the first embodiment are used for the parts common to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the terahertz device 10A of the modified example includes an elliptical second electrode 42.
  • the second electrode 42 includes a first end P21 and a second end P22 on the reference line LM.
  • the second electrode 42 also includes a third end P23 and a fourth end P24 on the auxiliary line LS.
  • the second electrode 42 has an elliptical shape in which the first distance Lx between the first end P21 and the second end P22 is greater than the second distance Ly between the third end P23 and the fourth end P24.
  • the second electrode 42 of this terahertz device 10A does not have corners, unlike the second electrode 42 of the first embodiment. Therefore, in this terahertz device 10A, radiation from the outer circumferential end of the second electrode 42 can be suppressed, and the radiation pattern can be improved.
  • the second electrode 42 may be circular in shape with the first distance Lx and the second distance Ly being equal.
  • the second electrode 42 may be elliptical in shape with the first distance Lx being smaller than the second distance Ly.
  • the shape of the second electrode 42 may be any shape other than elliptical, such as a polygon, a rhombus, a trapezoid, an oval, or the like.
  • the modified terahertz device 10B differs from the first embodiment in the arrangement of the first active element 60 and the second active element 70.
  • the reference line LM passing through the center 41C of the first electrode 41 is inclined with respect to the first side 421 and the second side 422 of the second electrode 42 in a planar view.
  • the first side 421 and the second side 422 of the second electrode 42 are parallel to the side surface 23 and the side surface 24 of the substrate 20.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are arranged on the reference line LM with the first electrode 41 in between.
  • the first active element 60 and the second active element 70 are arranged at positions rotated in the X-axis direction and the Y-axis direction around the center 41C of the first electrode 41.
  • the terahertz device 10B of this modified example can adjust the first distance Lx and the second distance Ly by changing the rotation angle of the first active element 60 and the second active element 70, that is, the angle of the reference line LM relative to the first side 421 and the second side 422 of the second electrode 42.
  • the terahertz device 10B of the modified example can adjust the impedance by changing the inclination of the reference line LM that indicates the polarization direction by the first active element 60 and the second active element 70, without changing the size of the second electrode 42.
  • the modified terahertz device 10C includes a rectangular second electrode 42.
  • a first side 421 and a second side 422 of the second electrode 42 are inclined with respect to the side surface 23 and the side surface 24 of the substrate 20.
  • the reference line LM is parallel to the first side 421 of the second electrode 42.
  • the second electrode 42 may be inclined with respect to the substrate 20 in a planar view.
  • the modified terahertz device 10C can change the first substrate distance Cx between the first substrate end P11 and the second substrate end P12, which are both ends of the substrate 20, by the angle of the second electrode 42, i.e., the angle of the reference line LM.
  • the modified terahertz device 10D includes a rectangular second electrode 42.
  • the first side 421 and the second side 422 of the second electrode 42 are parallel to the side surfaces 23 and 24 of the substrate 20.
  • the second electrode 42 is disposed closer to the side surfaces 23 and 26 of the substrate 20.
  • the second electrode 42 includes a first end P21 and a second end P22 on the reference line LM.
  • the distance LC1 from the center 41C of the first electrode 41 to the first end P21 is smaller than the distance LC2 from the center 41C of the first electrode 41 to the second end P22.
  • the second electrode 42 also includes a third end P23 and a fourth end P24 on the auxiliary line LS.
  • the distance LC3 from the center 41C of the first electrode 41 to the third end P23 is larger than the distance LC4 from the center 41C of the first electrode 41 to the fourth end P24.
  • the second electrode 42 can be said to be arranged asymmetrically with respect to the center 41C of the first electrode 41.
  • the admittance of the first active element 60 and the second active element 70 are asymmetric.
  • impedance matching can be performed for each of the active elements of different mesa sizes.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are arranged outside the second electrode 42.
  • the first resistor element 81 is arranged to extend along the first side 421 of the second electrode 42
  • the second resistor element 82 is arranged to extend along the second side 422 of the second electrode 42. It can be said that the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are arranged at positions that do not overlap with the second electrode 42.
  • the second electrode 42 includes resistor connection portions 461, 462 that protrude in the Y-axis direction from the first side 421 and the second side 422.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are electrically connected to the second electrode 42 by vias 83A, 83B and the resistor connection portions 461, 462.
  • the second distance Ly of the second electrode 42 can be made smaller.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are arranged at an angle with respect to the first side 421 and the second side 422 of the second electrode 42.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are arranged so that a portion of each of them overlaps with the second electrode 42. It can be said that the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are arranged so that a portion of each of them is located outside the second electrode 42.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 are electrically connected to the second electrode 42 by vias 83A and 83B arranged at positions overlapping with the second electrode 42.
  • the modified terahertz device 10G includes an upper wiring 55 arranged to straddle the slot 40A. More specifically, the modified terahertz device 10G includes a first connection wiring 53 that electrically connects the first electrode pad 51 and the first electrode 41.
  • the first connection wiring 53 includes a first wiring 531, a second wiring 532, an upper wiring 55, and vias 561 and 562.
  • the terahertz device 10G includes an insulating layer 57 formed on the conductive layer 40.
  • the upper wiring 55 is formed on the insulating layer 57.
  • the upper wiring 55 is electrically connected to the second wiring 532 by a via 561 that penetrates the insulating layer 57.
  • the upper wiring 55 is electrically connected to the first electrode 41 by a via 562 that penetrates the insulating layer 57.
  • the via 562 may be disposed at the virtual short point 45B.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 may be electrically connected to the first electrode 41 by a configuration similar to the upper wiring 55 shown in FIG. 19.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 may be electrically connected to the first electrode 41 by a configuration similar to the upper wiring 55 shown in FIG. 19.
  • the modified terahertz device 10H includes a second electrode pad 52 arranged diagonally from the first electrode pad 51.
  • the second electrode pad 52 is arranged at a corner 21C formed by side 23 and side 25 on the surface 21 of the substrate 20.
  • the second electrode pad 52 is on the opposite side of the center 41C of the first electrode 41 from the virtual short-circuit point 45B of the first electrode 41 to which the first electrode pad 51 is connected, and is electrically connected to the second electrode 42 at the virtual short-circuit point 45C of the second electrode 42.
  • the second electrode pad 52 is electrically connected to the first side 421 of the second electrode 42 by the second connection wiring 54. In this way, by connecting the second connection wiring 54 to the second electrode 42 at the virtual short-circuit point 45C, it is possible to further reduce the leakage of electromagnetic waves to the second connection wiring 54.
  • the second electrode pad 52 may be disposed at the corner 21D formed by the side surface 23 and the side surface 26 on the surface 21 of the substrate 20, as shown by the dashed line in FIG. 20.
  • Fig. 21 is a schematic plan view of an exemplary terahertz device 100 according to the second embodiment.
  • Fig. 22 is a schematic plan view showing some components of the terahertz device 100 of Fig. 21, showing a first active element 60 and a first resistive element 81.
  • Fig. 23 is a schematic plan view showing some components of the terahertz device 100 of Fig. 21, showing a second active element 70 and a second resistive element 82.
  • Fig. 24 is a schematic cross-sectional view showing the first active element 60 and the first resistive element 81 of Fig. 21.
  • the terahertz device 100 of the second embodiment includes a first resistive element 81 and a second resistive element 82 arranged to overlap the first active element 60 and the second active element 70 in a planar view.
  • the first resistive element 81 is connected in parallel to the first active element 60.
  • the second resistive element 82 is connected in parallel to the second active element 70.
  • the first resistor element 81 is arranged so as to overlap the first active element 60 in a planar view.
  • the first resistor element 81 includes a first end 811 and a second end 812.
  • the second end 812 of the first resistor element 81 is electrically connected to the first active element 60.
  • the first end 811 of the first resistor element 81 is arranged so as to overlap the first electrode 41.
  • the first end 811 of the first resistor element 81 is electrically connected to the first electrode 41 by a via 83A.
  • the second resistive element 82 is arranged so as to overlap with the second active element 70 in a planar view.
  • the second resistive element 82 includes a first end 821 and a second end 822.
  • the second end 822 of the second resistive element 82 is electrically connected to the second active element 70.
  • the first end 821 of the second resistive element 82 is arranged so as to overlap with the first electrode 41.
  • the first end 821 of the second resistive element 82 is electrically connected to the first electrode 41 by a via 83B.
  • the first resistor element 81 is formed on the substrate surface 311 of the semiconductor substrate 31.
  • the first resistor element 81 is disposed adjacent to the semiconductor layer 61a of the first active element 60.
  • the GaInAs layer 62a of the first active element 60 is disposed so as to overlap both the semiconductor layer 61a and the first resistor element 81.
  • the semiconductor layer 61a and the first resistor element 81 may be made of the same material.
  • the semiconductor layer 61a and the first resistor element 81 are made of GaInAs.
  • the semiconductor layer 61a and the first resistor element 81 may be doped with a high concentration of n-type impurities.
  • the first resistor element 81 may be formed integrally with the semiconductor layer 61a.
  • the boundary between the semiconductor layer 61a and the first resistor element 81 is shown by a dashed line, but this dashed line does not necessarily mean that there is an actually identifiable boundary.
  • the second resistor element 82 is configured in the same way as the first resistor element 81.
  • the terahertz device 100 of the second embodiment functions as a detector that detects terahertz waves.
  • the first resistor element 81 is electrically connected in parallel to the first active element 60.
  • the second resistor element 82 is electrically connected in parallel to the second active element 70.
  • the first resistor element 81 and the second resistor element 82 of the second embodiment can suppress oscillation of the first active element 60 and the second active element 70.
  • the terahertz device 100 of the second embodiment includes a first active element 60 and a second active element 70 arranged on either side of the first electrode 41, similar to the terahertz device 10 of the first embodiment, and is capable of adjusting impedance.
  • the terahertz device 100 of the second embodiment detects terahertz waves by the first active element 60 and the second active element 70. Therefore, the terahertz device 100 of the second embodiment can improve the resolution.
  • the terahertz device 100 of the second embodiment includes a first resistive element 81 arranged to overlap the first active element 60, and a second resistive element 82 arranged to overlap the second active element 70.
  • the first resistive element 81 and the second resistive element 82 suppress the oscillation of the first active element 60 and the second active element 70. Therefore, the terahertz device 100 of the second embodiment can suppress the oscillation of the first active element 60 and the second active element 70.
  • the reflective layer 33 may be omitted.
  • the semiconductor substrate 31 may be made up of multiple laminated substrates.
  • the term "on” as used in this disclosure includes both the meanings of "on” and “above,” unless the context clearly indicates otherwise.
  • the phrase “a first layer is formed on a second layer” is intended to mean that in some embodiments, the first layer may be disposed directly on the second layer in contact with the second layer, while in other embodiments, the first layer may be disposed above the second layer without contacting the second layer. That is, the term “on” does not exclude a structure in which another layer is formed between the first and second layers.
  • the Z-axis direction used in this disclosure does not necessarily have to be the vertical direction, nor does it have to be perfectly aligned with the vertical direction. Therefore, various structures according to this disclosure (for example, the structure shown in FIG. 1) are not limited to the "up” and “down” in the Z-axis direction described in this specification being "up” and “down” in the vertical direction.
  • the X-axis direction may be the vertical direction
  • the Y-axis direction may be the vertical direction.
  • annular as used in this disclosure may refer to any structure that forms a loop, i.e., a continuous shape with no ends.
  • Annular shapes include, but are not limited to, circles, ellipses, and polygons with sharp or rounded corners.
  • the first distance (Lx) is smaller than the effective wavelength ( ⁇ g) of the electromagnetic wave. 2.
  • the first distance (Lx) is equal to or less than 1/2 of the effective wavelength ( ⁇ g) of the electromagnetic wave. 3.
  • a second distance (Ly) between both ends (P23, P24) of the second electrode (42) on an auxiliary line (LS) that passes through the center of the first electrode (41) and is perpendicular to the reference line (LM) is smaller than a second substrate distance (Cy) between both ends (P13, P14) of the substrate on the auxiliary line (LS).
  • the second distance (Ly) is smaller than the effective wavelength ( ⁇ g) of the electromagnetic wave; 5.
  • the second distance (Ly) is equal to or less than 1/2 of the effective wavelength ( ⁇ g) of the electromagnetic wave. 6.
  • the second distance (Ly) is smaller than the first distance (Lx); 7.
  • the first resistor element (81) and the second resistor element (82) are disposed symmetrically with respect to the first electrode (41). 11.
  • the first resistor element (81) and the second resistor element (82) are electrically connected to the first electrode (41) at a virtual short point (45A, 45B). 12.
  • the first resistor element (81) and the second resistor element (82) are electrically connected to both ends of the first electrode (41) on the auxiliary straight line (LS). 12.
  • the first resistor element (81) is arranged so as to overlap the first active element (60), and the second resistor element (82) is arranged so as to overlap the second active element (70).
  • a reflective layer (33) is provided on the back surface (22) of the substrate and reflects the electromagnetic wave,
  • the reflective layer (33) is arranged so as to overlap the slot (40A) in the plan view. 15.
  • the terahertz device according to any one of claims 4 to 14.
  • the first electrode pad (51) and the second electrode pad (52) are disposed at the ends (corner portions) of the substrate. 17.
  • the first connection wiring (53) and the second connection wiring (54) are electrically connected to the first electrode (41) and the second electrode (42) at a virtual short-circuit point.
  • the first connection wiring (53) and the second connection wiring (54) are electrically connected to ends of the first electrode (41) and the second electrode (42) on the auxiliary straight line (LS); 19.
  • the terahertz device according to any one of claims 16 to 18.
  • the first and second active elements (60, 70) are any one of a resonant tunneling diode, a Tannett diode, an IMPATT diode, a GaAs-based field effect transistor, a GaN-based FET, a high electron mobility transistor, a heterojunction bipolar transistor, and a CMOSFET. 20. The terahertz device of claim 1 ,
  • the substrate (20) is rectangular in the plan view and includes a first side (23) and a second side (24) facing opposite each other in a first direction in the plan view;
  • the reference line (LM) is parallel to the first side surface (23) in the plan view. 21.
  • the terahertz device according to any one of claims 1 to 20.
  • the substrate (20) is rectangular in the plan view and includes a first side (23) and a second side (24) facing opposite each other in a first direction in the plan view;
  • the reference line (LM) is inclined with respect to the first side surface (23) in the plan view. 21.
  • the terahertz device according to any one of claims 1 to 20.
  • the second electrode (42) is rectangular in the plan view and includes a first side (421) and a second side (422) that are parallel to each other,
  • the reference line (LM) is parallel to the first side (421) in the plan view. 23.
  • the second electrode (42) is rectangular in the plan view and includes a first side (421) and a second side (422) that are parallel to each other,
  • the reference line (LM) is inclined with respect to the first side (421) in the plan view.
  • the second electrode (42) includes a first end (P21) and a second end (P22) on the reference straight line (LM),
  • the first distance (Lx) is the distance between the first end (P21) and the second end (P22),
  • a distance (LC1) from a center (41C) of the first electrode (41) to the first end (P21) is different from a distance (LC2) from the center (41C) of the first electrode (41) to the second end (P22); 25.
  • the terahertz device according to any one of claims 1 to 24.
  • the second electrode (42) includes a third end (P23) and a fourth end (P24) on the auxiliary straight line (LS),
  • the second distance (Ly) is the distance between the third end (P23) and the fourth end (P24),
  • a distance (LC3) from the center (41C) of the first electrode (41) to the third end (P23) is different from a distance (LC4) from the center (41C) of the first electrode (41) to the fourth end (P24); 20.

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Abstract

テラヘルツ装置は、基板と、基板の表面の一部に形成された導電層と、導電層に形成された環状のスロットとを含む。第１能動素子および第２能動素子は、スロット内に設けられている。導電層は、スロットによって区画された第１電極と、スロットを介して第１電極を囲むように形成された第２電極と、を含む。第１能動素子および第２能動素子は、平面視で第１電極の中心を通る基準直線上に第１電極を挟んで配置されている。基準直線上における第２電極の第１端と第２端との間の第１距離は、基準直線上における基板の第１基板端と第２基板端との間の第１基板距離より小さい。

Description

テラヘルツ装置
　本開示は、テラヘルツ装置に関するものである。
　近年、トランジスタなどの電子デバイスの微細化が進み、電子デバイスの大きさがナノサイズになってきたため、量子効果と呼ばれる現象が観測されるようになっている。そして、この量子効果を利用した超高速デバイスや新機能デバイスの実現を目指した開発が進められている。
　そのような環境の中で、周波数が０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚであるテラヘルツ帯と呼ばれる周波数領域の電磁波を利用して大容量通信や情報処理、あるいはイメージングや計測などを行う試みが行われている。この周波数領域は、光と電波との両方の特性を兼ね備えており、この周波数帯で動作するデバイスが実現されれば、上述したイメージング、大容量通信、情報処理のほか、物性分析、天文、生物などの様々な分野における計測など、多くの用途に利用され得る。
　テラヘルツ帯の周波数の電磁波を発する素子または受信する素子としては、たとえば共鳴トンネルダイオードと微細アンテナを集積する構造のテラヘルツ装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
特開２０２０－１１５５００号公報
　ところで、テラヘルツ装置は、テラヘルツ帯の周波数の電磁波を出力する光源またはテラヘルツ帯の周波数の電磁波を検出する検出器として用いられる。このようなテラヘルツ装置においては、高出力化や分解能の向上が望まれている。このため、アンテナにおけるインピーダンスの調整が求められる。
　本開示の一態様であるテラヘルツ装置は、表面および裏面を含む基板と、前記表面の一部に形成された導電層と、前記導電層に形成された環状のスロットと、前記スロット内に設けられ、電磁波の発振または検出を行う第１能動素子および第２能動素子と、を備え、前記導電層は、前記スロットによって区画された第１電極と、前記スロットを介して前記第１電極を囲むように形成された第２電極と、を含み、前記第１能動素子および前記第２能動素子は、前記表面に垂直な方向から視た平面視で前記第１電極の中心を通る基準直線上に前記第１電極を挟んで配置されており、前記基準直線上における前記第２電極の両端間の第１距離が、前記基準直線上における前記基板の両端間の第１基板距離より小さい。
　本開示の一態様であるテラヘルツ装置によれば、インピーダンスの調整を図ることができる。
図１は、第１実施形態に係る例示的なテラヘルツ装置の概略平面図である。 図２は、図１のテラヘルツ装置を示す概略斜視図である。 図３は、図１のＦ３－Ｆ３線に沿った概略断面図である。 図４は、図１のテラヘルツ装置の一部の構成要素を示す概略平面図である。 図５は、図１のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を示す概略平面図である。 図６は、図１のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を示す概略平面図である。 図７は、図５、図６の能動素子およびその周辺を示す概略断面図である。 図８は、図１の抵抗素子およびその周辺を示す概略平面図である。 図９は、図８の抵抗素子およびその周辺を示す概略断面図である。 図１０は、図１のテラヘルツ装置のコンダクタンスを示す特性図である。 図１１は、図１のテラヘルツ装置のコンダクタンスと出力パワーを示す特性図である。 図１２は、図１のテラヘルツ装置のコンダクタンスを示す特性図である。 図１３は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１４は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１５は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１６は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１７は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１８は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図１９は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図２０は、変更例のテラヘルツ装置を示す概略平面図である。 図２１は、第２実施形態に係る例示的なテラヘルツ装置の概略平面図である。 図２２は、図２１のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を示す概略平面図である。 図２３は、図２１のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を示す概略平面図である。 図２４は、図２２の能動素子およびその周辺を示す概略断面図である。
　以下、添付図面を参照して本開示のテラヘルツ装置のいくつかの実施形態を説明する。なお、説明を簡単かつ明確にするために、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、理解を容易にするために、断面図では、ハッチング線が省略されている場合がある。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に対象物を区別するために用いられており、対象物を順位づけするものではない。本明細書において「等しい」とは、正確に等しい場合の他、寸法公差等の影響により比較対象同士に多少の相違がある場合も含む。
　以下の詳細な記載は、本開示の例示的な実施形態を具体化する装置、システム、および方法を含む。この詳細な記載は本来説明のためのものに過ぎず、本開示の実施形態またはこのような実施形態の適用および使用を限定することを意図しない。
　本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。
　（第１実施形態）
　図１から図１２を参照して、第１実施形態のテラヘルツ装置１０について説明する。
　（テラヘルツ装置の概略構成）
　図１は、第１実施形態に係る例示的なテラヘルツ装置１０の概略平面図である。図２は、図１のテラヘルツ装置の概略斜視図である。図３は、図１のＦ３－Ｆ３線に沿った概略断面図である。図４は、図１のテラヘルツ装置１０の一部の構成要素を示す概略平面図であり、第１電極４１、第２電極４２、第１能動素子６０、第２能動素子７０、第１抵抗素子８１、および第２抵抗素子８２の配置を示す。なお、本開示において使用される平面視という用語は、図１に示される互いに直交するＸＹＺ軸のＺ軸方向にテラヘルツ装置１０を視ることをいう。
　図１～図４に示すように、テラヘルツ装置１０は、基板２０を含む。基板２０は、平板状に形成されている。図１に示すように、基板２０は、直方体状に形成されている。基板２０は、表面２１、裏面２２、複数の側面２３，２４，２５，２６を含む。基板２０の表面２１と基板２０の裏面２２は、Ｚ軸方向において、互いに反対側を向く。このため、「平面視」とは、基板２０の表面２１に対して垂直な方向から視ることを指す。また、「垂直」とは、厳密に垂直の場合のみでなく、本実施形態における作用効果を奏する範囲内で概ね垂直の場合も含まれる。基板２０の側面２３～２６は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の何れかを向く。側面２３と側面２４は、ＸＺ平面に沿って延びている。側面２３と側面２４は、Ｙ軸方向において、互いに反対側を向く。側面２５と側面２６は、ＹＺ平面に沿って延びている。側面２５と側面２６は、Ｘ軸方向において、互いに反対側を向く。
　基板２０は、Ｘ軸方向における長さＢｘと、Ｙ軸方向における長さＢｙとを有する。Ｘ軸方向における長さＢｘは、１ｍｍ以下とすることができる。一例では、Ｘ軸方向における長さＢｘは、５００μｍとすることができる。Ｙ軸方向における長さＢｙは、１ｍｍ以下とすることができる。一例では、Ｙ軸方向における長さＢｙは、５００μｍとすることができる。
　図２、図３に示すように、基板２０は、半導体基板３１と、半導体基板３１上の絶縁層３２と、を含む。
　半導体基板３１は、平板状に形成されている。図１に示すように、平面視における半導体基板３１の形状は、矩形状である。一例では、半導体基板３１の形状は、平面視正方形状である。なお、平面視における半導体基板３１の形状は、矩形状に限定されず、円形状、楕円形状、多角形状であってもよい。
　半導体基板３１は、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウムヒ素）、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウムヒ素リン）、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、および単結晶ＡｌＮ（窒化アルミニウム）の群から選択される少なくとも一種の半導体材料によって形成されている。一例では、半導体基板３１は、ＩｎＰを含む材料によって形成されている。
　半導体基板３１は、基板表面３１１、基板裏面３１２を含む。基板表面３１１と基板裏面３１２は、互いに反対側を向く。基板表面３１１は表面２１と同じ側を向き、基板裏面３１２は裏面２２と同じ側を向いている。半導体基板３１は、側面２３～２６の各々の一部を構成する基板側面を有する。基板表面３１１が表面２１と同じ側を向いているため、Ｚ軸方向は基板表面３１１に対して垂直な方向である。
　テラヘルツ装置１０は、半導体基板３１上に設けられた絶縁層３２を含む。半導体基板３１の基板表面３１１は、絶縁層３２により覆われている。絶縁層３２は、絶縁材料によって形成されている。絶縁層３２は、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む材料によって形成されている。一例では、絶縁層３２は、半導体基板３１の基板表面３１１の全体にわたり形成されている。
　絶縁層３２は、絶縁表面３２１および絶縁表面３２１とは反対側の絶縁裏面３２２を有する。絶縁表面３２１は基板表面３１１と同じ側を向き、絶縁裏面３２２は基板裏面３１２と同じ側を向いている。絶縁表面３２１は、表面２１を構成している。絶縁裏面３２２は、半導体基板３１の基板表面３１１と接している。なお、半導体基板３１の基板表面３１１と絶縁層３２との間には、絶縁層等の別の部材が介在していてもよい。絶縁層３２は、側面２３～２６の各々の一部を構成する絶縁側面を有する。
　テラヘルツ装置１０は、基板２０の表面２１に形成された導電層４０を含む。導電層４０は、基板２０の表面２１の一部に形成されている。導電層４０は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、およびプラチナ（Ｐｔ）の群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。導電層４０は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、導電層４０は、Ａｕを含む材料によって形成されている。導電層４０は、たとえばスパッタリングによって形成されている。導電層４０は、複数の金属層の積層構造によって構成されていてもよい。
　テラヘルツ装置１０は、導電層４０に形成されたスロット４０Ａを含む。スロット４０Ａは、平面視において、環状に形成されている。一例では、スロット４０Ａは、平面視において、円環状に形成されている。したがって、テラヘルツ装置１０は、円環状のスロット４０Ａを含む。
　導電層４０は、スロット４０Ａによって区画された第１電極４１と、スロット４０Ａを介して第１電極４１を囲むように形成された第２電極４２と、を含む。一例では、第１電極４１は、平面視において、円形状に形成されている。一例では、第１電極４１は、平面視において、基板２０の中心に配置されている。一例では、第２電極４２は、矩形状に形成されている。第２電極４２は、平面視において、互いに平行に延びる第１辺４２１および第２辺４２２と、第１辺４２１および第２辺４２２と直交する第３辺４２３および第４辺４２４を含む。一例では、第２電極４２は、第１辺４２１および第２辺４２２の長さが、第３辺４２３および第４辺４２４の長さよりも大きい長方形状に形成されている。一例では、第２電極４２は、平面視において、第１辺４２１および第２辺４２２がＸ軸方向に延びるように配置されている。なお、第２電極４２は、第１辺４２１および第２辺４２２の長さと、第３辺４２３および第４辺４２４の長さとが等しい正方形状であってよい。また、第２電極４２は、第１辺４２１および第２辺４２２の長さよりも、第３辺４２３および第４辺４２４の長さが大きい長方形状であってよい。
　テラヘルツ装置１０は、スロット４０Ａ内に設けられた第１能動素子６０および第２能動素子７０を含む。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、平面視において、スロット４０Ａ内に配置されている。したがって、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、第１電極４１と第２電極４２との間に配置されているといえる。
　第１能動素子６０および第２能動素子７０は、電磁波と電気エネルギーとの変換を行う素子である。なお、電磁波とは、光および電波のいずれか一方あるいは両方の概念を含むものである。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、所定の周波数帯、たとえばテラヘルツ帯の電磁波（テラヘルツ波）を発振する素子である。この場合、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、テラヘルツ波を発振するテラヘルツ素子であるといえる。またたとえば、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、所定の周波数帯、たとえばテラヘルツ帯の電磁波であるテラヘルツ波を検出する素子である。この場合、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、テラヘルツ波を受信するテラヘルツ素子であるといえる。ここで、テラヘルツ波の周波数帯は、たとえば０．１ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下である。
　第１能動素子６０および第２能動素子７０は、供給される電気エネルギーによる発振によって、供給される電気エネルギーを電磁波に変換する。これにより、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、所望の周波数帯の電磁波を発振する。また、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、電磁波を受信し、その電磁波を電気エネルギーに変換する。これにより、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、所望の周波数帯の電磁波を検出する。
　第１能動素子６０および第２能動素子７０は、一例では、共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunneling Diode）であってよい。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、ＲＴＤ以外のダイオードやトランジスタであってよい。他の能動素子としては、たとえば、タンネット（ＴＵＮＮＥＴＴ：Tunnel injection Transit Time）ダイオード、インパット（ＩＭＰＡＴＴ：Impact Ionization Avalanche Transit Time）ダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、あるいは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Hetero junction Bipolar Transistor）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）ＦＥＴであってもよい。
　平面視における第１能動素子６０および第２能動素子７０の形状は、矩形状である。なお、平面視における第１能動素子６０および第２能動素子７０の形状は、矩形状に限られず、円形状、楕円形状、および多角形状のいずれかであってもよい。
　図４に示すように、第１能動素子６０および第２能動素子７０は、第１電極４１と第２電極４２との間に接続されている。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、平面視において、第１電極４１の中心４１Ｃを通る基準直線ＬＭ上に、第１電極４１を挟んで配置されている。第１実施形態において、基準直線ＬＭは、Ｘ軸方向に延びるように設定されている。第１実施形態において、基準直線ＬＭは、平面視において、第２電極４２の第１辺４２１と平行である。また、基準直線ＬＭは、平面視において、基板２０の側面２３，２４と平行である。なお、「平行」とは、厳密に平行の場合のみでなく、本実施形態における作用効果を奏する範囲内で概ね平行の場合も含まれる。
　第１能動素子６０および第２能動素子７０は、互いに位相が反転した状態（逆位相）で発振するように、第１電極４１および第２電極４２に接続されている。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、並列となるように、第１電極４１と第２電極４２との間に接続されている。
　図１、図３、図４に示すように、第１能動素子６０は、第２電極４２と第１電極４１との間に接続されている。導電層４０は、第２電極４２から第１電極４１に向けて延びる接続部４４１を含む。また、導電層４０は、第１電極４１から第２電極４２に向けて延びる接続部４３１を含む。第１能動素子６０は、接続部４４１と接続部４３１とによって、第２電極４２と第１電極４１との間に接続されている。
　図１、図３、図４に示すように、第２能動素子７０は、第１電極４１と第２電極４２との間に接続されている。導電層４０は、第１電極４１から第２電極４２に向けて延びる接続部４３２を含む。導電層４０は、第２電極４２から第１電極４１に向けて延びる接続部４４２を含む。第２能動素子７０は、接続部４３２と接続部４４２とによって、第１電極４１と第２電極４２との間に接続されている。
　図１、図４に示すように、テラヘルツ装置１０は、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２を含む。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、スロット４０Ａの外側に設けられている。一例では、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、平面視において、第２電極４２と重なる位置に配置されている。第１抵抗素子８１と第２抵抗素子８２は、第１電極４１を挟んで配置されている。第１抵抗素子８１と第２抵抗素子８２は、第１電極４１に対して対称位置に配置されている。第１実施形態のテラヘルツ装置１０において、第１抵抗素子８１と第２抵抗素子８２は、第１電極４１の中心４１Ｃを中心とする点対称の位置に配置されている。
　第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第１能動素子６０と第２能動素子７０に対して電気的に並列に接続される。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、寄生発振を抑制する。これにより、テラヘルツ装置１０において、発振を安定化することができる。
　第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第１電極４１に対して仮想短絡点４５Ａ，４５Ｂにて電気的に接続されている。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第１電極４１の中心４１Ｃを通る補助直線ＬＳ上における第１電極４１の両端に接続されているといえる。
　仮想短絡点４５Ａ，４５Ｂは、逆位相で発振動作する第１能動素子６０と第２能動素子７０によって生じるテラヘルツ波の電界強度が相対的に低い部分であり、擬似的な短絡点ということができる。仮想短絡点４５Ａ，４５Ｂは、テラヘルツ波の電界強度が相対的に低い範囲に設定されてよい。逆位相で発振動作する第１能動素子６０および第２能動素子７０にて生じる電界は、逆相で互いに足し合わされる。これにより、電界強度は、第１能動素子６０と第２能動素子７０との中央付近にて相対的に低い部分が生じる。このため、電界強度が相対的に低い場所は、第１能動素子６０と第２能動素子７０とから等距離に生じる。電界強度が相対的に低い場所は、図４に示すように、第１能動素子６０および第２能動素子７０を通る基準直線ＬＭと直交して第１電極４１の中心４１Ｃを通る補助直線ＬＳに沿って生じる。
　（第１能動素子、第２能動素子の詳細）
　図５は、図１のテラヘルツ装置１０の一部を拡大した概略平面図であり、第１能動素子６０の配置を示す。図６は、図１のテラヘルツ装置１０の一部を拡大した概略平面図であり、第２能動素子７０の配置を示す。図７は、第１能動素子６０、第２能動素子７０およびその周辺を示す概略断面図である。
　第１能動素子６０を実現するための構成の一例を説明する。
　図５、図７に示すように、第１能動素子６０は、Ｚ軸方向において、第２電極４２と半導体基板３１との間に設けられている。
　図７に示すように、半導体基板３１の基板表面３１１上には、半導体層６１ａが設けられている。一例では、半導体層６１ａの形状は、平面視で矩形状である。半導体層６１ａは、たとえばＧａＩｎＡｓによって形成されている。半導体層６１ａには、ｎ型不純物が高濃度にドープされている。半導体層６１ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層６２ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層６２ａには、ｎ型不純物がドープされている。ＧａＩｎＡｓ層６２ａのｎ型不純物濃度は、半導体層６１ａのｎ型不純物濃度よりも低い。ＧａＩｎＡｓ層６２ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層６３ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層６３ａには、不純物がドープされていない。
　ＧａＩｎＡｓ層６３ａ上には、ＡｌＡｓ層６４ａが積層されている。ＡｌＡｓ層６４ａ上には、ＩｎＧａＡｓ層６５が積層されている。ＩｎＧａＡｓ層６５には、不純物がドープされていない。ＩｎＧａＡｓ層６５上にはＡｌＡｓ層６４ｂが積層されている。これらＡｌＡｓ層６４ａとＩｎＧａＡｓ層６５とＡｌＡｓ層６４ｂとによって共鳴トンネル部が構成されている。
　ＡｌＡｓ層６４ｂ上には、不純物がドープされていないＧａＩｎＡｓ層６３ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層６３ｂ上には、ｎ型不純物がドープされているＧａＩｎＡｓ層６２ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層６２ｂ上には、ｎ型不純物が高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層６１ｂが積層されている。このため、ＧａＩｎＡｓ層６１ｂのｎ型不純物濃度は、ＧａＩｎＡｓ層６２ｂのｎ型不純物濃度よりも高い。
　なお、第１能動素子６０の具体的な構成は、電磁波を発生（あるいは検出およびその両方）可能なものであれば任意に変更可能である。換言すれば、第１能動素子６０は、テラヘルツ帯の電磁波に対して発振および検出の少なくとも一方を行うものであればよいともいえる。
　第２電極４２から延びる接続部４４１は、半導体層６１ａに向けて延び、半導体層６１ａと電気的に接続されている。第１電極４１から延びる接続部４３１は、ＧａＩｎＡｓ層６１ｂの上面と接し、ＧａＩｎＡｓ層６１ｂと電気的に接続されている。このように、第１能動素子６０は、第２電極４２と第１電極４１との間に接続されている。
　第２能動素子７０を実現するための構成の一例を説明する。
　図６、図７に示すように、第２能動素子７０は、Ｚ軸方向において、第１電極４１と半導体基板３１との間に設けられている。
　図７に示すように、半導体基板３１の基板表面３１１上には、半導体層７１ａが設けられている。一例では、半導体層７１ａの形状は、平面視で矩形状である。半導体層７１ａは、たとえばＧａＩｎＡｓによって形成されている。半導体層７１ａには、ｎ型不純物が高濃度にドープされている。半導体層７１ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層７２ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層７２ａには、ｎ型不純物がドープされている。ＧａＩｎＡｓ層７２ａのｎ型不純物濃度は、半導体層７１ａのｎ型不純物濃度よりも低い。ＧａＩｎＡｓ層７２ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層７３ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層７３ａには、不純物がドープされていない。
　ＧａＩｎＡｓ層７３ａ上には、ＡｌＡｓ層７４ａが積層されている。ＡｌＡｓ層７４ａ上には、ＩｎＧａＡｓ層７５が積層されている。ＩｎＧａＡｓ層７５には、不純物がドープされていない。ＩｎＧａＡｓ層７５上にはＡｌＡｓ層７４ｂが積層されている。これらＡｌＡｓ層７４ａとＩｎＧａＡｓ層７５とＡｌＡｓ層７４ｂとによって共鳴トンネル部が構成されている。
　ＡｌＡｓ層７４ｂ上には、不純物がドープされていないＧａＩｎＡｓ層７３ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層７３ｂ上には、ｎ型不純物がドープされているＧａＩｎＡｓ層７２ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層７２ｂ上には、ｎ型不純物が高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層７１ｂが積層されている。このため、ＧａＩｎＡｓ層７１ｂのｎ型不純物濃度は、ＧａＩｎＡｓ層７２ｂのｎ型不純物濃度よりも高い。
　なお、第２能動素子７０の具体的な構成は、電磁波を発生（あるいは検出およびその両方）可能なものであれば任意に変更可能である。換言すれば、第２能動素子７０は、テラヘルツ帯の電磁波に対して発振および検出の少なくとも一方を行うものであればよいともいえる。
　第１電極４１から延びる接続部４３２は、ＧａＩｎＡｓ層７１ｂの上面と接し、ＧａＩｎＡｓ層７１ｂと電気的に接続されている。第２電極４２から延びる接続部４４２は、半導体層７１ａに向けて延び、半導体層７１ａと電気的に接続されている。このように、第２能動素子７０は、第１電極４１と第２電極４２との間に接続されている。
　（抵抗素子の詳細）
　図８は、図１のテラヘルツ装置１０の一部を拡大した概略平面図であり、第１抵抗素子８１の配置を示す。図９は、図８の第１抵抗素子８１およびその周辺を示す概略断面図である。
　図９に示すように、第１抵抗素子８１は、半導体基板３１と第２電極４２との間に設けられている。第１抵抗素子８１は、半導体基板３１の基板表面３１１上に設けられている。一例では、第１抵抗素子８１の形状は、平面視で矩形状である。第１抵抗素子８１は、ｎ型不純物が高濃度にドープされた半導体層により構成されている。半導体層は、一例ではＧａＩｎＡｓであってよい。
　第１抵抗素子８１は、第１端部８１１と、第１端部とは反対側の第２端部８１２とを含む。第１端部８１１は、第１抵抗素子８１上に形成されたビア８３Ａによって第２電極４２と電気的に接続されている。ビア８３Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。ビア８３Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、ビア８３Ａは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　第１抵抗素子８１の第２端部８１２には、下部配線８４Ａが電気的に接続されている。下部配線８４Ａは、Ｚ軸方向において、絶縁層３２内に配置されている。下部配線８４Ａは、Ｚ軸方向において、絶縁表面３２１と絶縁裏面３２２との間に配置されているといえる。一例では、絶縁層３２は半導体基板３１上に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、を含んでいてよい。第１絶縁膜は、たとえば第１抵抗素子８１と同じ膜厚にて形成されていてよい。下部配線８４Ａは、第１絶縁膜上に形成されてよい。なお、絶縁層３２は、３つ以上の絶縁膜を含んでいてよい。下部配線８４Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。下部配線８４Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、下部配線８４Ａは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　図４、図８に示すように、下部配線８４Ａは、第１電極４１に向けて延びている。下部配線８４Ａは、第２電極４２と第１電極４１との間のスロット４０Ａと交差するように延びているといえる。下部配線８４Ａは、ビア８５Ａにより第１電極４１と電気的に接続されている。図４に示すように、下部配線８４Ａと第１電極４１とを電気的に接続するビア８５Ａは、仮想短絡点４５Ａに配置されている。ビア８５Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。ビア８５Ａは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、ビア８５Ａは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　図１、図４に示すように、第２抵抗素子８２は、第１抵抗素子８１と同様に、第１電極４１と第２電極４２とに電気的に接続されている。第２抵抗素子８２は、図示しないが、半導体基板３１の基板表面３１１上に設けられている。一例では、第２抵抗素子８２の形状は、平面視で矩形状である。第２抵抗素子８２は、ｎ型不純物が高濃度にドープされ半導体層により構成されている。半導体層は、一例ではＧａＩｎＡｓであってよい。
　第２抵抗素子８２は、第１端部８２１と、第１端部とは反対側の第２端部８２２とを含む。第１端部８２１は、第２抵抗素子８２上に形成されたビア８３Ｂによって第２電極４２と電気的に接続されている。ビア８３Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。ビア８３Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、ビア８３Ｂは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　第２抵抗素子８２の第２端部８２２には、下部配線８４Ｂが電気的に接続されている。下部配線８４Ｂは、Ｚ軸方向において、絶縁層３２内に配置されている。下部配線８４Ｂは、Ｚ軸方向において、絶縁表面３２１と絶縁裏面３２２との間に配置されているといえる。一例では、絶縁層３２は半導体基板３１上に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、を含んでいてよい。第１絶縁膜は、たとえば第２抵抗素子８２と同じ膜厚にて形成されていてよい。下部配線８４Ｂは、第１絶縁膜上に形成されてよい。なお、絶縁層３２は、３つ以上の絶縁膜を含んでいてよい。下部配線８４Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。下部配線８４Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、下部配線８４Ｂは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　図４、図８に示すように、下部配線８４Ｂは、第１電極４１に向けて延びている。下部配線８４Ｂは、平面視において、第２電極４２と第１電極４１との間のスロット４０Ａと交差するように延びているといえる。下部配線８４Ｂは、ビア８５Ｂにより第１電極４１と電気的に接続されている。図４に示すように、下部配線８４Ｂと第１電極４１とを電気的に接続するビア８５Ｂは、仮想短絡点４５Ｂに配置されている。ビア８５Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。ビア８５Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、ビア８５Ｂは、Ａｕを含む材料によって形成されている。
　（第１電極パッド、第２電極パッド）
　図１、図２に示すように、テラヘルツ装置１０は、基板２０の表面２１に設けられた第１電極パッド５１および第２電極パッド５２を含む。第１電極パッド５１および第２電極パッド５２は、基板２０の端に配置されている。一例では、第１電極パッド５１および第２電極パッド５２は、基板２０の表面２１において、側面２４に沿って配列されている。第１実施形態では、第１電極パッド５１は、基板２０の表面２１において、側面２４と側面２６とにより構成される角部２１Ａに配置されている。第２電極パッド５２は、基板２０の表面２１において、側面２４と側面２５とにより構成される角部２１Ｂに配置されている。
　また、テラヘルツ装置１０は、第１電極パッド５１と第１電極４１とを接続する第１接続配線５３を含む。第１接続配線５３は、第１電極パッド５１と第１電極４１とを電気的に接続する。第１接続配線５３は、第１電極４１に対して、仮想短絡点４５Ｂにて接続されることが好ましい。このように、第１電極４１に対して、第１接続配線５３を仮想短絡点４５Ｂにて接続することにより、第１接続配線５３への電磁波の漏れを抑制できる。
　一例では、第１接続配線５３は、第１配線５３１、第２配線５３２と、下部配線５３３、ビア５３４を含む。第１配線５３１は、第１電極パッド５１からＸ軸方向に延びている。第２配線５３２は、第１配線５３１の先端からＹ軸方向に延びている。ビア５３４は、第２配線５３２の先端に接続されている。下部配線５３３は、ビア５３４により第２配線５３２と接続されるとともに、下部配線８４Ｂと電気的に接続されている。これにより、第１接続配線５３は、下部配線８４Ｂおよびビア８５Ｂによって、第１電極パッド５１と第１電極４１と電気的に接続する。このように、第１接続配線５３は、第１電極パッド５１を第１電極４１の仮想短絡点４５Ｂに接続する。なお、第１接続配線５３の下部配線５３３は、下部配線８４Ｂと異なる経路に配置されて第１電極４１と接続されてよい。
　テラヘルツ装置１０は、第２電極パッド５２と第２電極４２とを接続する第２接続配線５４を含む。第２接続配線５４は、第２電極パッド５２と第２電極４２とを電気的に接続する。第２接続配線５４は、第２電極４２に対して、仮想短絡点にて接続されることが好ましい。一例では、第２接続配線５４は、第１配線５４１と第２配線５４２とを含む。第１配線５４１は、第２電極パッド５２からＸ軸方向に延びている。第２配線５４２は、第１配線５４１の先端からＹ軸方向に延びている。第２配線５４２は、第１配線５４１の先端から第２電極４２に向けて延び、第２電極４２と電気的に接続されている。第１実施形態のテラヘルツ装置１０では、第２電極パッド５２は、第２接続配線５４によって、第２電極４２に対して、仮想短絡点となる補助直線ＬＳの近傍にて接続されている。このように、仮想短絡点の近傍に第２接続配線５４を接続することにより、第２接続配線５４への電磁波の漏れを抑制できる。
　（反射層）
　テラヘルツ装置１０は、基板２０の裏面２２に設けられた反射層３３を含む。反射層３３は、基板２０の裏面２２に接している。反射層３３は、反射表面３３１と、反射表面３３１とは反対側の反射裏面３３２と、を含む。反射表面３３１は、基板表面３１１と同じ方向を向く。反射裏面３３２は、基板裏面３１２と同じ方向を向く。反射層３３は、第１能動素子６０および第２能動素子７０にて発生または検波する電磁波を反射可能な厚さを有する。
　反射層３３は、基板２０の裏面２２に設けられた金属層により構成されている。反射層３３は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。反射層３３は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。一例では、反射層３３は、Ａｕを含む材料によって形成されている。反射層３３は、導電層４０と同じ材料により形成されていてよい。反射層３３は、たとえばスパッタリングによって形成されている。反射層３３は、複数の金属層の積層構造によって構成されていてもよい。
　（作用）
　次に、第１実施形態のテラヘルツ装置１０の作用について説明する。
　テラヘルツ装置１０は、基板２０、導電層４０、スロット４０Ａ、第１能動素子６０および第２能動素子７０を含む。基板２０は、表面２１および裏面２２を含み、導電層４０は、表面２１の一部に形成されている。スロット４０Ａは、導電層４０に形成されている。スロット４０Ａは、環状に形成されている。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、スロット４０Ａ内に設けられている。導電層４０は、スロット４０Ａによって区画された第１電極４１と、スロット４０Ａを介して第１電極４１を囲むように形成された第２電極４２と、を含む。環状のスロット４０Ａに面する導電層４０（第１電極４１、第２電極４２）の端面がリングスロットアンテナ４０Ｒを構成する。
　図４に示すように、スロット４０Ａの周方向における第１能動素子６０と第２能動素子７０との間の距離Ｌ１２は、第１能動素子６０および第２能動素子７０により発生するテラヘルツ波の実効波長λｇの１／２と等しい。本開示において「等しい」とは、正確に等しい場合の他、寸法公差等の影響により比較対象同士に多少の相違がある場合も含む。実効波長λｇは、テラヘルツ装置１０の内部を伝播するテラヘルツ波の波長である。スロット４０Ａの大きさ（半径）は、第１能動素子６０と第２能動素子７０との間の距離Ｌ１２に対応して設定される。一例では、スロット４０Ａの半径は、３０μｍとしてよい。
　第１能動素子６０および第２能動素子７０は、第１電極４１の中心４１Ｃを通る基準直線ＬＭ上に配置されている。このテラヘルツ装置１０は、２つの半円スロット４０Ａ１，４０Ａ２と、各半円スロット４０Ａ１，４０Ａ２に配置された第１能動素子６０および第２能動素子７０とにより構成される２つの発振器を含むといえる。そして、第１能動素子６０および第２能動素子７０が配置された半円スロット４０Ａ１，４０Ａ２に面する第１電極４１および第２電極４２は、それぞれスロットアンテナを構成する。テラヘルツ装置１０のスロットアンテナにより発生するテラヘルツ波の偏波方向は、第１能動素子６０および第２能動素子７０が配置された基準直線ＬＭの延びる方向と一致する。
　第２電極４２は、平面視において、基準直線ＬＭ上の両端となる第１端Ｐ２１および第２端Ｐ２２を含む。第２電極４２は、第１端Ｐ２１と第２端Ｐ２２との間の第１距離Ｌｘを有している。第１距離Ｌｘは、偏波方向（基準直線ＬＭに沿った方向）における第２電極４２の電極サイズということができる。
　基板２０は、平面視において、基準直線ＬＭ上の両端となる第１基板端Ｐ１１および第２基板端Ｐ１２を含む。基板２０は、第１基板端Ｐ１１と第２基板端Ｐ１２との間の第１基板距離Ｃｘを有している。第１基板距離Ｃｘは、偏波方向（基準直線ＬＭに沿った方向）における基板２０の基板サイズということができる。
　第２電極４２の第１距離Ｌｘは、基板２０の第１基板距離Ｃｘよりも小さい。テラヘルツ装置１０は、基板２０の第１基板距離Ｃｘよりも小さい第１距離Ｌｘ（電極サイズ）の第２電極４２を含むといえる。これにより、第２電極４２内の定在波分布が変化する。定在波分布は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の配置箇所におけるインピーダンスに影響する。このため、定在波分布を変更する、つまり第２電極４２の第１距離Ｌｘを変更することにより、インピーダンスを調整することができる。
　図１０は、共振周波数において、第１距離Ｌｘに対するテラヘルツ装置１０の全体のコンダクタンスの一例を示す。図１０において、横軸は第１距離Ｌｘ、縦軸はコンダクタンス（Ｓ）である。図１０に示す特性は、スロット４０Ａの半径を３０μｍとした場合のものである。第１距離Ｌｘを調整することにより、テラヘルツ装置１０の全体のコンダクタンスを調整できる。したがって、第１能動素子６０および第２能動素子７０と環状のスロット４０Ａを含むリングスロットアンテナ４０Ｒのインピーダンスを調整することができる。
　図１０に示すように、全体のコンダクタンスは、第１距離Ｌｘが小さくなると大きく低下することが判る。第１距離Ｌｘは、テラヘルツ波の実効波長λｇより小さいことが好ましい。第１距離Ｌｘは、テラヘルツ波の実効波長λｇの１／２（＝λｇ／２）以下であることが好ましい。第１距離Ｌｘは、実効波長λｇの１／２より小さくてよい。
　また、第２電極４２は、平面視において、基準直線ＬＭと直交して第１電極４１の中心４１Ｃを通る補助直線ＬＳ上に第３端Ｐ２３と第４端Ｐ２４とを含む。第２電極４２は、第３端Ｐ２３と第４端Ｐ２４との間の第２距離Ｌｙを有している。第２距離Ｌｙは、偏波方向と直交する方向（補助直線ＬＳに沿った方向）における第２電極４２の電極サイズということができる。第２距離Ｌｙは、第１距離Ｌｘと同じであってよい。また、第２距離Ｌｙは、第１距離Ｌｘより小さくてもよく、また第１距離Ｌｘより大きくてもよい。
　基板２０は、平面視において、補助直線ＬＳ上の両端となる第３基板端Ｐ１３および第４基板端Ｐ１４を含む。基板２０は、第３基板端Ｐ１３と第４基板端Ｐ１４との間の第２基板距離Ｃｙを有している。第２基板距離Ｃｙは、偏波方向と直交する方向（補助直線ＬＳに沿った方向）における基板２０の基板サイズということができる。
　第２電極４２の第２距離Ｌｙは、基板２０の第２基板距離Ｃｙよりも小さい。テラヘルツ装置１０は、基板２０の第２基板距離Ｃｙよりも小さい第２距離Ｌｙ（電極サイズ）の第２電極４２を含むといえる。これにより、第２電極４２内の定在波分布が変化する。定在波分布は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の配置箇所におけるインピーダンスに影響する。このため、定在波分布を変更する、つまり第２電極４２の第２距離Ｌｙを変更することにより、インピーダンスを調整することができる。
　図１２は、共振周波数において、第２距離Ｌｙを変更したときの第１距離Ｌｘに対するテラヘルツ装置１０の全体のコンダクタンスの演算結果の一例を示す。図１２において、横軸は第１距離Ｌｘ、縦軸はコンダクタンス（Ｓ）である。図１２に示す特性は、スロット４０Ａの半径を３０μｍとした場合のものである。また、図１２において、実線、破線、一点鎖線は、異なる第２距離Ｌｙにおけるコンダクタンスを示している。図１２において、実線、破線、一点鎖線の順番で、第２距離Ｌｙを大きくしている。一例では、実線は第２距離Ｌｙ＝１００μｍ、破線は第２距離Ｌｙ＝１５０μｍ、一点鎖線は第２距離Ｌｙ＝２００μｍの場合を示している。第２距離Ｌｙを調整することにより、テラヘルツ装置１０の全体のコンダクタンスを調整できる。したがって、第１能動素子６０および第２能動素子７０と環状のスロット４０Ａとを含むリングスロットアンテナ４０Ｒのインピーダンスを調整することができる。
　図１１は、共振周波数において、第１距離Ｌｘを変更したときのテラヘルツ装置１０全体のコンダクタンスと、テラヘルツ装置１０から生じるテラヘルツ波のパワーと、の一例を示す。図１１において、横軸は第１距離Ｌｘ、縦軸はコンダクタンスとテラヘルツ波のパワーである。なお、図１１に示す特性は、第２距離Ｌｙを１００μｍとしたものである。図１１において、実線はコンダクタンス、破線はパワーを示す。第１距離Ｌｘを変更することにより、全体のコンダクタンスとテラヘルツ波のパワーとを調整できる。
　以上記述したように、第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１－１）テラヘルツ装置１０は、基板２０、導電層４０、スロット４０Ａ、第１能動素子６０および第２能動素子７０を含む。基板２０は、表面２１および裏面２２を含み、導電層４０は、表面２１の一部に形成されている。スロット４０Ａは、導電層４０に形成されている。スロット４０Ａは、環状に形成されている。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、スロット４０Ａ内に設けられている。導電層４０は、スロット４０Ａによって区画された第１電極４１と、スロット４０Ａを介して第１電極４１を囲むように形成された第２電極４２と、を含む。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、平面視で第１電極４１の中心４１Ｃを通る基準直線ＬＭ上に第１電極４１を挟んで配置されている。基準直線ＬＭ上における第２電極４２の第１端Ｐ２１と第２端Ｐ２２との間の第１距離Ｌｘは、基準直線ＬＭ上における基板２０の第１基板端Ｐ１１と第２基板端Ｐ１２との間の第１基板距離Ｃｘより小さい。
　テラヘルツ装置１０では、第２電極４２内の定在波分布が変化する。定在波分布は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の配置箇所におけるインピーダンスに影響する。この結果、インピーダンスを調整することができる。そして、インピーダンスを調整することにより、テラヘルツ装置１０の出力パワー（出力電力）の向上を図る、つまり高出力化を図ることができる。
　（１－２）平面視において、第１電極４１の中心４１Ｃを通り基準直線ＬＭと直交する補助直線ＬＳ上における第２電極４２の両端となる第３端Ｐ２３および第４端Ｐ２４の間の第２距離Ｌｙは、補助直線ＬＳ上における基板２０の両端となる第３基板端Ｐ１３および第４基板端Ｐ１４の間の第２基板距離Ｃｙより小さい。テラヘルツ装置１０では、第２電極４２内の定在波分布が変化する。定在波分布は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の配置箇所におけるインピーダンスに影響する。この結果、インピーダンスを調整することができる。
　（１－３）第１能動素子６０と第２能動素子７０は、並列に接続されている。したがって、第１能動素子６０と第２能動素子７０とを逆位相にて発振動作させることで、テラヘルツ装置１０の出力パワー（出力電力）を向上できる。
　（１－４）第１能動素子６０および第２能動素子７０に対して並列に接続された第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２を含む。これにより、テラヘルツ装置１０において、発振を安定化することができる。
　（１－５）テラヘルツ装置１０は、半導体基板３１の基板裏面３１２に設けられた反射層３３を含む。反射層３３は、リングスロットアンテナ４０Ｒから半導体基板３１に向けて放射された電磁波を反射する。このため、テラヘルツ装置１０は、基板２０の基板表面３１１が向く方向に向けて電磁波を放射できる。
　（１－６）第１電極パッド５１および第２電極パッド５２は、基板２０の角部２１Ａ，２１Ｂに配置されていてよい。この構成によれば、反射層３３にて反射して表面２１に向かう電磁波を第１電極パッド５１および第２電極パッド５２が遮ることを抑制できる。
　（１－７）第１電極パッド５１は、第１接続配線５３によって第１電極４１に接続されている。第１接続配線５３は、第１電極４１の仮想短絡点４５Ｂに接続されている。第１接続配線５３を仮想短絡点４５Ｂに接続することにより、第１接続配線５３への電磁波の漏れを抑制できる。
　（１－８）第２電極パッド５２は、第２接続配線５４によって第２電極４２に接続されている。第２接続配線５４は、第２電極４２に対して、仮想短絡点なる補助直線ＬＳの近傍にて接続されている。第２接続配線５４を仮想短絡点の近傍にて第２電極４２に接続することにより、第２接続配線５４への電磁波の漏れを抑制できる。
　（第１実施形態の変更例）
　上記第１実施形態は例えば以下のように変更できる。上記第１実施形態と以下の各変更例は、技術的な矛盾が生じない限り、互いに組み合せることができる。なお、以下の変更例において、上記第１実施形態と共通する部分については、上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
　図１３に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ａは、楕円形状の第２電極４２を含む。第２電極４２は、基準直線ＬＭにおける第１端Ｐ２１と第２端Ｐ２２とを含む。また、第２電極４２は、補助直線ＬＳにおける第３端Ｐ２３および第４端Ｐ２４を含む。第２電極４２は、第１端Ｐ２１と第２端Ｐ２２との間の第１距離Ｌｘが、第３端Ｐ２３と第４端Ｐ２４との間の第２距離Ｌｙよりも大きい楕円形状である。このテラヘルツ装置１０Ａの第２電極４２は、第１実施形態の第２電極４２に比べ、角部分を有していない。したがって、このテラヘルツ装置１０Ａでは、第２電極４２の外周端部からの放射を抑制でき、放射パターンを改善できる。
　なお、第２電極４２は、第１距離Ｌｘと第２距離Ｌｙとが互いに等しい円形状であってもよい。また、第２電極４２は、第１距離Ｌｘが第２距離Ｌｙよりも小さい楕円形状であってもよい。また、第２電極４２の形状は、楕円形以外の形状、たとえば、多角形状、菱形状、台形、長円形状、等の任意の形状であってもよい。
　図１４に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｂは、第１能動素子６０および第２能動素子７０の配置が第１実施形態と異なる。変更例のテラヘルツ装置１０Ｂにおいて、第１電極４１の中心４１Ｃを通る基準直線ＬＭは、平面視で第２電極４２の第１辺４２１および第２辺４２２に対して傾いている。第２電極４２の第１辺４２１と第２辺４２２は、基板２０の側面２３および側面２４と平行である。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、基準直線ＬＭ上において、第１電極４１を挟んで配置されている。第１能動素子６０および第２能動素子７０は、第１電極４１の中心４１Ｃを中心として、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して回転した位置に配置されている。
　この変更例のテラヘルツ装置１０Ｂは、第１能動素子６０および第２能動素子７０の回転角度、つまり第２電極４２の第１辺４２１および第２辺４２２に対する基準直線ＬＭの角度を変更することにより、第１距離Ｌｘ及び第２距離Ｌｙを調整できる。このように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｂは、第２電極４２の大きさを変更することなく、第１能動素子６０および第２能動素子７０による偏波方向を示す基準直線ＬＭの傾きによってインピーダンスを調整できる。
　図１５に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｃは、矩形状の第２電極４２を含む。第２電極４２の第１辺４２１および第２辺４２２は、基板２０の側面２３および側面２４に対して傾いている。基準直線ＬＭは、第２電極４２の第１辺４２１と平行である。このように、第２電極４２が基板２０に対して平面視で傾いていてもよい。この変更例のテラヘルツ装置１０Ｃは、第２電極４２の角度、つまり基準直線ＬＭの角度によって、基板２０の両端となる第１基板端Ｐ１１および第２基板端Ｐ１２の間の第１基板距離Ｃｘを変更することができる。
　図１６に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｄは、矩形状の第２電極４２を含む。第２電極４２の第１辺４２１および第２辺４２２は、基板２０の側面２３および側面２４と平行である。そして、第２電極４２は、基板２０の側面２３，２６寄りに配置されている。第２電極４２は、基準直線ＬＭ上の第１端Ｐ２１および第２端Ｐ２２を含む。第１電極４１の中心４１Ｃから第１端Ｐ２１までの距離ＬＣ１は、第１電極４１の中心４１Ｃから第２端Ｐ２２までの距離ＬＣ２よりも小さい。また、第２電極４２は、補助直線ＬＳ上の第３端Ｐ２３および第４端Ｐ２４を含む。第１電極４１の中心４１Ｃから第３端Ｐ２３までの距離ＬＣ３は、第１電極４１の中心４１Ｃから第４端Ｐ２４までの距離ＬＣ４よりも大きい。第２電極４２は、第１電極４１の中心４１Ｃに対して非対称に配置されているといえる。この変更例のテラヘルツ装置１０Ｄは、第１能動素子６０と第２能動素子７０とにおけるアドミッタンスが非対称となる。この変更例のテラヘルツ装置１０Ｄは、異なるメササイズの能動素子に対してそれぞれインピーダンス整合を行うことができる。
　図１７に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｅにおいて、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第２電極４２の外側に配置されている。第１抵抗素子８１は、第２電極４２の第１辺４２１に沿って延びるように配置され、第２抵抗素子８２は、第２電極４２の第２辺４２２に沿って延びるように配置されている。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第２電極４２と重ならない位置に配置されているといえる。第２電極４２は、第１辺４２１および第２辺４２２からＹ軸方向に突出する抵抗接続部４６１，４６２を含む。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、ビア８３Ａ，８３Ｂと抵抗接続部４６１，４６２とによって第２電極４２と電気的に接続されている。この変更例のテラヘルツ装置１０Ｅのように、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２を第２電極４２の外側に配置することにより、第２電極４２の第２距離Ｌｙをより小さくできる。
　図１８に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｆのように、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第２電極４２の第１辺４２１と第２辺４２２とに対して傾いて配置されている。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、一部が第２電極４２と重なるように配置されている。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、一部が第２電極４２の外側に位置するように配置されているといえる。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第２電極４２と重なる位置に配置されたビア８３Ａ，８３Ｂによって、第２電極４２と電気的に接続されている。この変更例のテラヘルツ装置１０Ｆのように、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２の一部が第２電極４２と重なるように配置することにより、第２電極４２の第２距離Ｌｙをより小さくできる。
　図１９に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｇは、スロット４０Ａを跨ぐように配置された上部配線５５を含む。詳述すると、変更例のテラヘルツ装置１０Ｇは、第１電極パッド５１と第１電極４１とを電気的に接続する第１接続配線５３を含む。第１接続配線５３は、第１配線５３１、第２配線５３２、上部配線５５、ビア５６１，５６２を含む。テラヘルツ装置１０Ｇは、導電層４０の上に形成された絶縁層５７を含む。上部配線５５は、絶縁層５７の上に形成されている。上部配線５５は、絶縁層５７を貫通するビア５６１により第２配線５３２と電気的に接続されている。そして、上部配線５５は、絶縁層５７を貫通するビア５６２により第１電極４１と電気的に接続されている。ビア５６２は、仮想短絡点４５Ｂに配置されていいてよい。
　図１７に示す変更例のテラヘルツ装置１０Ｅにおいて、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、図１９に示す上部配線５５と同様の構成により第１電極４１と電気的に接続されてよい。また、図１８に示す変更例のテラヘルツ装置１０Ｆにおいて、第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、図１９に示す上部配線５５と同様の構成により第１電極４１と電気的に接続されてよい。
　図２０に示すように、変更例のテラヘルツ装置１０Ｈは、第１電極パッド５１と対角上に配置された第２電極パッド５２を含む。第２電極パッド５２は、基板２０の表面２１において、側面２３と側面２５とにより構成される角部２１Ｃに配置されている。
　第２電極パッド５２は、第１電極４１の中心４１Ｃに対して、第１電極パッド５１が接続された第１電極４１の仮想短絡点４５Ｂとは反対側であって、第２電極４２の仮想短絡点４５Ｃにおいて第２電極４２と電気的に接続されている。第２電極パッド５２は、第２接続配線５４によって、第２電極４２の第１辺４２１に対して電気的に接続されている。このように、第２電極４２に対して、仮想短絡点４５Ｃにて第２接続配線５４を接続することにより、第２接続配線５４に対する電磁波の漏れをより低減できる。なお、第２電極パッド５２は、図２０において一点鎖線にて示すように、基板２０の表面２１において、側面２３と側面２６とにより構成される角部２１Ｄに配置されていてよい。
　（第２実施形態）
　図２１から図２４を参照して、第２実施形態のテラヘルツ装置１００について説明する。
　なお、第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分については、第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
　図２１は、第２実施形態に係る例示的なテラヘルツ装置１００の概略平面図である。図２２は、図２１のテラヘルツ装置１００の一部の構成要素を示す概略平面図であり、第１能動素子６０と第１抵抗素子８１を示している。図２３は、図２１のテラヘルツ装置１００の一部の構成要素を示す概略平面図であり、第２能動素子７０と第２抵抗素子８２を示している。図２４は、図２１の第１能動素子６０および第１抵抗素子８１を示す概略断面図である。
　図２１に示すように、第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、平面視で第１能動素子６０および第２能動素子７０と重なるように配置された第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２を含む。第１抵抗素子８１は、第１能動素子６０に対して並列に接続されている。第２抵抗素子８２は、第２能動素子７０に対して並列に接続されている。
　図２２に示すように、第１抵抗素子８１は、平面視で第１能動素子６０と重なるように配置されている。第１抵抗素子８１は第１端部８１１と第２端部８１２とを含む。第１抵抗素子８１の第２端部８１２は、第１能動素子６０と電気的に接続されている。第１抵抗素子８１の第１端部８１１は、第１電極４１と重なるように配置されている。第１抵抗素子８１の第１端部８１１は、ビア８３Ａにより第１電極４１と電気的に接続されている。
　図２３に示すように、第２抵抗素子８２は、平面視で第２能動素子７０と重なるように配置されている。第２抵抗素子８２は第１端部８２１と第２端部８２２とを含む。第２抵抗素子８２の第２端部８２２は、第２能動素子７０と電気的に接続されている。第２抵抗素子８２の第１端部８２１は、第１電極４１と重なるように配置されている。第２抵抗素子８２の第１端部８２１は、ビア８３Ｂにより第１電極４１と電気的に接続されている。
　図２４に示すように、第１抵抗素子８１は、半導体基板３１の基板表面３１１上に形成されている。第１抵抗素子８１は、第１能動素子６０の半導体層６１ａに隣り合って配置されている。第１能動素子６０のＧａＩｎＡｓ層６２ａは、半導体層６１ａと第１抵抗素子８１との双方に重なるように配置されている。
　半導体層６１ａと第１抵抗素子８１は、同じ材料により構成されていてよい。一例では、半導体層６１ａと第１抵抗素子８１は、ＧａＩｎＡｓによって形成されている。半導体層６１ａと第１抵抗素子８１は、ｎ型不純物が高濃度にドープされていてよい。第１抵抗素子８１は、半導体層６１ａと一体的に形成されていてよい。図２４では、半導体層６１ａと第１抵抗素子８１との境界を破線にて示しているが、この破線は、実際に確認できる境界が存在することを必ずしも意味しない。図示しないが、第２抵抗素子８２は、第１抵抗素子８１と同様に構成されている。
　第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、テラヘルツ波を検出する検出器として機能する。
　図２１から図２３に示すように、第１抵抗素子８１は、第１能動素子６０と電気的に並列接続されている。第２抵抗素子８２は、第２能動素子７０と電気的に並列接続されている。第２実施形態の第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の発振を抑制できる。
　以上記述したように、第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
　（２－１）第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、第１実施形態のテラヘルツ装置１０と同様に、第１電極４１を挟んで配置された第１能動素子６０および第２能動素子７０を含み、インピーダンスを調整することができる。そして、第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、第１能動素子６０および第２能動素子７０によって、テラヘルツ波を検出する。したがって、第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、分解能の向上を図ることができる。
　（２－２）第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、第１能動素子６０と重なるように配置された第１抵抗素子８１と、第２能動素子７０と重なるように配置された第２抵抗素子８２と、を含む。第１抵抗素子８１および第２抵抗素子８２は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の発振を抑制する。したがって、第２実施形態のテラヘルツ装置１００は、第１能動素子６０および第２能動素子７０の発振を抑制できる。
　（変更例）
　上記実施形態は例えば以下のように変更できる。上記実施形態と以下の各変更例は、技術的な矛盾が生じない限り、互いに組み合せることができる。なお、以下の変更例において、上記実施形態と共通する部分については、上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
　・反射層３３は省略されてもよい。
　・半導体基板３１は、積層された複数の基板から構成されてもよい。
　本開示で使用される「～上に」という用語は、文脈によって明らかにそうでないことが示されない限り、「～上に」と「～の上方に」との双方の意味を含む。したがって、「第１層が第２層上に形成される」という表現は、或る実施形態では第１層が第２層に接触して第２層上に直接配置され得るが、他の実施形態では第１層が第２層に接触することなく第２層の上方に配置され得ることが意図される。すなわち、「～上に」という用語は、第１層と第２層との間に他の層が形成される構造を排除しない。
　本開示で使用されるＺ軸方向は必ずしも鉛直方向である必要はなく、鉛直方向に完全に一致している必要もない。したがって、本開示による種々の構造（たとえば、図１に示される構造）は、本明細書で説明されるＺ軸方向の「上」および「下」が鉛直方向の「上」および「下」であることに限定されない。たとえば、Ｘ軸方向が鉛直方向であってもよく、またはＹ軸方向が鉛直方向であってもよい。
　本開示で使用される「環状」という用語は、ループ、すなわち端部のない連続形状、を形成する任意の構造を指すことがある。「環状」の形状には、円形、楕円形、および、尖ったまたは丸い角を有する多角形が含まれるが、これらに限定されない。
　（付記）
　本開示から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、限定する意図ではなく理解の補助のために、付記に記載される構成要素には、実施形態中の対応する構成要素の参照符号が付されている。参照符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各付記に記載された構成要素は、参照符号で示される構成要素に限定されるべきではない。
　（付記１）
　表面（２１）および裏面（２２）を含む基板（２０）と、
　前記表面（２１）の一部に形成された導電層（４０）と、
　前記導電層（４０）に形成された環状のスロット（４０Ａ）と、
　前記スロット（４０Ａ）内に設けられ、電磁波の発振または検出を行う第１能動素子（６０）および第２能動素子（７０）と、
　を備え、
　前記導電層（４０）は、
　前記スロット（４０Ａ）によって区画された第１電極（４１）と、
　前記スロット（４０Ａ）を介して前記第１電極（４１）を囲むように形成された第２電極（４２）と、
　を含み、
　前記第１能動素子（６０）および前記第２能動素子（７０）は、前記表面（２１）に垂直な方向から視た平面視で前記第１電極（４１）の中心を通る基準直線（ＬＭ）上に前記第１電極（４１）を挟んで配置されており、
　前記基準直線（ＬＭ）上における前記第２電極（４２）の両端（Ｐ２１，Ｐ２２）間の第１距離（Ｌｘ）が、前記基準直線（ＬＭ）上における前記基板の両端（Ｐ１１，Ｐ１２）間の第１基板距離（Ｃｘ）より小さい、
　テラヘルツ装置。
　（付記２）
　前記第１距離（Ｌｘ）は、前記電磁波の実効波長（λｇ）より小さい、
　付記１に記載のテラヘルツ装置。
　（付記３）
　前記第１距離（Ｌｘ）は、前記電磁波の実効波長（λｇ）の１／２以下である、
　付記２に記載のテラヘルツ装置。
　（付記４）
　前記平面視において、前記第１電極（４１）の中心を通り前記基準直線（ＬＭ）と直交する補助直線（ＬＳ）上における前記第２電極（４２）の両端（Ｐ２３，Ｐ２４）間の第２距離（Ｌｙ）は、前記補助直線（ＬＳ）上における前記基板の両端（Ｐ１３，Ｐ１４）間の第２基板距離（Ｃｙ）より小さい、
　付記１から付記３のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記５）
　前記第２距離（Ｌｙ）は、前記電磁波の実効波長（λｇ）より小さい、
　付記４に記載のテラヘルツ装置。
　（付記６）
　前記第２距離（Ｌｙ）は、前記電磁波の実効波長（λｇ）の１／２以下である、
　付記５に記載のテラヘルツ装置。
　（付記７）
　前記第２距離（Ｌｙ）は、前記第１距離（Ｌｘ）より小さい、
　付記４から付記６のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記８）
　前記平面視において、前記スロット（４０Ａ）は円環状であり、前記第１電極（４１）は円形状である、
　付記４から付記７のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記９）
　前記第１能動素子（６０）と前記第２能動素子（７０）は並列に接続されている、
　付記４から付記８のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記１０）
　前記第１能動素子（６０）および前記第２能動素子（７０）に対して電気的に並列に接続された第１抵抗素子（８１）および第２抵抗素子（８２）を含む、
　付記４から付記９のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記１１）
　前記第１抵抗素子（８１）および前記第２抵抗素子（８２）は、前記第１電極（４１）を挟んで対称位置に配置されている、
　付記１０に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１２）
　前記第１抵抗素子（８１）および前記第２抵抗素子（８２）は、前記第１電極（４１）に対して仮想短絡点（４５Ａ，４５Ｂ）にて電気的に接続されている、
　付記１０または付記１１に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１３）
　前記第１抵抗素子（８１）および前記第２抵抗素子（８２）は、前記補助直線（ＬＳ）上における前記第１電極（４１）の両端に電気的に接続されている、
　付記１０または付記１１に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１４）
　前記平面視において、前記第１抵抗素子（８１）は前記第１能動素子（６０）と重なるように配置され、前記第２抵抗素子（８２）は前記第２能動素子（７０）と重なるように配置されている、
　付記１０または付記１１に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１５）
　前記基板の前記裏面（２２）に設けられ、前記電磁波を反射する反射層（３３）を含み、
　前記反射層（３３）は、前記平面視において、前記スロット（４０Ａ）と重なるように配置されている、
　付記４から付記１４のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記１６）
　前記基板の前記表面（２１）に設けられた第１電極パッド（５１）および第２電極パッド（５２）と、
　前記第１電極パッド（５１）と前記第１電極（４１）とを接続する第１接続配線（５３）と、
　前記第２電極パッド（５２）と前記第２電極（４２）とを接続する第２接続配線（５４）と、
　を含む、
　付記４から付記１５のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記１７）
　前記第１電極パッド（５１）および前記第２電極パッド（５２）は、前記基板の端（コーナ部）に配置されている、
　付記１６に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１８）
　前記第１接続配線（５３）および前記第２接続配線（５４）は、仮想短絡点にて前記第１電極（４１）および前記第２電極（４２）に電気的に接続されている、
　付記１６または付記１７に記載のテラヘルツ装置。
　（付記１９）
　前記第１接続配線（５３）および前記第２接続配線（５４）は、前記補助直線（ＬＳ）上における前記第１電極（４１）および前記第２電極（４２）の端部に電気的に接続されている、
　付記１６から付記１８のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２０）
　前記第１および第２能動素子（６０，７０）は、共鳴トンネルダイオード、タンネットダイオード、インパットダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＣＭＯＳＦＥＴのいずれかである、
　付記１から付記１９のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２１）
　前記基板（２０）は、前記平面視で矩形状であり、前記平面視で第１方向において互いに反対側を向く第１側面（２３）および第２側面（２４）を含み、
　前記基準直線（ＬＭ）は、前記平面視で前記第１側面（２３）と平行である、
　付記１から付記２０のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２２）
　前記基板（２０）は、前記平面視で矩形状であり、前記平面視で第１方向において互いに反対側を向く第１側面（２３）および第２側面（２４）を含み、
　前記基準直線（ＬＭ）は、前記平面視で前記第１側面（２３）に対して傾いている、
　付記１から付記２０のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２３）
　前記第２電極（４２）は、前記平面視で矩形状であり、互いに平行な第１辺（４２１）および第２辺（４２２）を含み、
　前記基準直線（ＬＭ）は、前記平面視で前記第１辺（４２１）と平行である、
　付記２１または付記２２に記載のテラヘルツ装置。
　（付記２４）
　前記第２電極（４２）は、前記平面視で矩形状であり、互いに平行な第１辺（４２１）および第２辺（４２２）を含み、
　前記基準直線（ＬＭ）は、前記平面視で前記第１辺（４２１）に対して傾いている、
　付記２１または付記２２に記載のテラヘルツ装置。
　（付記２５）
　前記第２電極（４２）は、前記基準直線（ＬＭ）上における第１端（Ｐ２１）および第２端（Ｐ２２）を含み、
　前記第１距離（Ｌｘ）は、前記第１端（Ｐ２１）と前記第２端（Ｐ２２）との間の距離であり、
　前記第１電極（４１）の中心（４１Ｃ）から前記第１端（Ｐ２１）までの距離（ＬＣ１）は、前記第１電極（４１）の中心（４１Ｃ）から前記第２端（Ｐ２２）までの距離（ＬＣ２）と異なる、
　付記１から付記２４のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２６）
　前記第２電極（４２）は、前記補助直線（ＬＳ）上における第３端（Ｐ２３）および第４端（Ｐ２４）を含み、
　前記第２距離（Ｌｙ）は、前記第３端（Ｐ２３）と前記第４端（Ｐ２４）との間の距離であり、
　前記第１電極（４１）の中心（４１Ｃ）から前記第３端（Ｐ２３）までの距離（ＬＣ３）は、前記第１電極（４１）の中心（４１Ｃ）から前記第４端（Ｐ２４）までの距離（ＬＣ４）と異なる、
　付記４から１９のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２７）
　前記第２電極（４２）は、平面視で楕円形状である、付記１から付記２０のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　（付記２８）
　前記第１電極（４１）は、平面視で前記基板（２０）の中心に配置されている、付記１から付記２７のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。
　以上の説明は単に例示である。本開示の技術を説明する目的のために列挙された構成要素および方法（製造プロセス）以外に、より多くの考えられる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識し得る。本開示は、特許請求の範囲を含む本開示の範囲内に含まれるすべての代替、変形、および変更を包含することが意図される。
　１０，１０Ａ～１０Ｈ，１００　テラヘルツ装置
　２０　基板
　２１　表面
　２１Ａ～２１Ｄ　角部
　２２　裏面
　２３～２６　側面
　３１　半導体基板
　３１１　基板表面
　３１２　基板裏面
　３２　絶縁層
　３２１　絶縁表面
　３２２　絶縁裏面
　３３　反射層
　３３１　反射表面
　３３２　反射裏面
　４０　導電層
　４０Ａ　スロット
　４０Ａ１　半円スロット
　４０Ａ２　半円スロット
　４０Ｒ　リングスロットアンテナ
　４１　第１電極
　４１Ｃ　中心
　４２　第２電極
　４５Ａ～４５Ｃ　仮想短絡点
　５１　第１電極パッド
　５２　第２電極パッド
　５３　第１接続配線
　５４　第２接続配線
　５５　上部配線
　５７　絶縁層
　６０　第１能動素子
　７０　第２能動素子
　８１　第１抵抗素子
　８１１，８１２　第１端部，第２端部
　８２　第２抵抗素子
　８２１，８２２　第１端部，第２端部
　８３Ａ，８３Ｂ　ビア
　８４Ａ，８４Ｂ　下部配線
　８５Ａ，８５Ｂ　ビア
　４２１～４２４　第１辺～第４辺
　４３１，４３２　接続部
　４４１，４４２　接続部
　４６１，４６２　抵抗接続部
　５３１，５３２　第１配線，第２配線
　５３３　下部配線
　５３４　ビア
　５４１，５４２　第１配線，第２配線
　５６１，５６２　ビア
　λｇ　実効波長
　Ｂｘ，Ｂｙ　長さ
　Ｃｘ　第１基板距離
　Ｃｙ　第２基板距離
　Ｌ１２　距離
　ＬＣ１～ＬＣ４　距離
　ＬＭ　基準直線
　ＬＳ　補助直線
　Ｌｘ　第１距離
　Ｌｙ　第２距離
　Ｐ１１～Ｐ１４　第１基板端～第４基板端
　Ｐ２１～Ｐ２４　第１端～第４端

Claims (18)

  1. 　表面および裏面を含む基板と、
    　前記表面の一部に形成された導電層と、
    　前記導電層に形成された環状のスロットと、
    　前記スロット内に設けられ、電磁波の発振または検出を行う第１能動素子および第２能動素子と、
    　を備え、
    　前記導電層は、
    　前記スロットによって区画された第１電極と、
    　前記スロットを介して前記第１電極を囲むように形成された第２電極と、
    　を含み、
    　前記第１能動素子および前記第２能動素子は、前記表面に垂直な方向から視た平面視で前記第１電極の中心を通る基準直線上に前記第１電極を挟んで配置されており、
    　前記基準直線上における前記第２電極の両端間の第１距離が、前記基準直線上における前記基板の両端間の第１基板距離より小さい、
    　テラヘルツ装置。
  2. 　前記第１距離は、前記電磁波の実効波長より小さい、
    　請求項１に記載のテラヘルツ装置。
  3. 　前記第１距離は、前記電磁波の実効波長の１／２以下である、
    　請求項２に記載のテラヘルツ装置。
  4. 　前記平面視において、前記第１電極の中心を通り前記基準直線と直交する補助直線上における前記第２電極の両端間の第２距離は、前記補助直線上における前記基板の両端間の第２基板距離より小さい、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  5. 　前記第２距離は、前記電磁波の実効波長より小さい、
    　請求項４に記載のテラヘルツ装置。
  6. 　前記第２距離は、前記電磁波の実効波長の１／２以下である、
    　請求項５に記載のテラヘルツ装置。
  7. 　前記第２距離は、前記第１距離より小さい、
    　請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  8. 　前記平面視において、前記スロットは円環状であり、前記第１電極は円形状である、
    　請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  9. 　前記第１能動素子と前記第２能動素子は並列に接続されている、
    　請求項４から請求項８のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  10. 　前記第１能動素子および前記第２能動素子に対して電気的に並列に接続された第１抵抗素子および第２抵抗素子を含む、
    　請求項４から請求項９のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  11. 　前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子は、前記第１電極を挟んで対称位置に配置されている、
    　請求項１０に記載のテラヘルツ装置。
  12. 　前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子は、前記補助直線上における前記第１電極の両端に電気的に接続されている、
    　請求項１０または請求項１１に記載のテラヘルツ装置。
  13. 　前記平面視において、前記第１抵抗素子は前記第１能動素子と重なるように配置され、前記第２抵抗素子は前記第２能動素子と重なるように配置されている、
    　請求項１０または請求項１１に記載のテラヘルツ装置。
  14. 　前記基板の前記裏面に設けられ、前記電磁波を反射する反射層を含み、
    　前記反射層は、前記平面視において、前記スロットと重なるように配置されている、
    　請求項４から請求項１３のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  15. 　前記基板の前記表面に設けられた第１電極パッドおよび第２電極パッドと、
    　前記第１電極パッドと前記第１電極とを接続する第１接続配線と、
    　前記第２電極パッドと前記第２電極とを接続する第２接続配線と、
    　を含む、
    　請求項４から請求項１４のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
  16. 　前記第１電極パッドおよび前記第２電極パッドは、前記基板の端に配置されている、
    　請求項１５に記載のテラヘルツ装置。
  17. 　前記第１接続配線および前記第２接続配線は、前記補助直線上における前記第１電極および前記第２電極の端部に電気的に接続されている、
    　請求項１５または請求項１６に記載のテラヘルツ装置。
  18. 　前記第１および第２能動素子は、共鳴トンネルダイオード、タンネットダイオード、インパットダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＣＭＯＳＦＥＴのいずれかである、
    　請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
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