出願番号：2015-033217 ／ 特開番号：2016-158035 ／ 登録番号：6587171

【課題】移相特性を連続的に可変することができ、広い周波数帯域で良好な移相特性が得られるシンプルな構造の位相シフタを提供する。

【解決手段】絶縁体で成る基板１６の表面に信号線１８及びグランド面２２が形成された平面伝送線路１２を備える。平面伝送線路１２に対して信号線１８を覆うように対向する導体板１４を備える。平面伝送線路１２と導体板１４との離間距離ｄを可変制御するアクチュエータを備える。平面伝送線路１２は、信号線１８が発生する磁束が導体板１４に妨げられてインダクタンス成分Ｌが低下する作用により、導体板１４との離間距離ｄと信号伝搬速度とに負の相関関係を有する。

(1)THz帯域を目指した新構造可変位相シフタ

2015年電子情報通信学会総合大会 C-10-11 2015年03月

(2)Resonant Tunneling Super Regenerative Detectors Detecting Higher Frequency Signals than Their Free-Running Oscillation Frequency

IEICE TRANS. ELECTRON. Vol.E98-C ( 3 ) 260 - 266 2015年03月

(3)ナノデバイスの強い非線形性とその超高周波集積回路への応用

第2回可視化情報学会・可視化共感型防災教育研究会 2015年03月

(4)共鳴トンネル超再生検波回路における基本波を超える高周波信号の検波

電子情報通信学会電子デバイス研究会 ED2014 146 2015年02月

(5)Si(111)基板上へのInxGa1-xSbエピタキシャル成長と膜質の評価

第2回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム P-06 2014年09月

(1)量子効果／弾性波複合機能集積体における空間周波数ロッキングとその応用

本研究の目的は、対象物からの反射波との共鳴状態を作るマイクロ波/ミリ波帯発振器を用い、新しい原理に基づく変位/振動センサを実現することにある。この方式は、対象物の位置変位を共鳴によって得られた周波数の変化としてΔΣ変調方式で取り込むため、広周波数帯域、高分解能、高ダイナミックレンジが期待できる。この実現のため、広帯域で発振可能な負性抵抗素子と、広帯域アンテナを集積する。本研究期間において、空洞共振器を用いたプロトタイプデバイスで動作原理を実証するとともに、発振器の位相雑音が周波数ΔΣ変調に与える影響を定量的に明らかにした。

(2)MEMS/共鳴トンネル素子集積化によるTHzサンプリング及び波形生成技術の研究

本研究は、THz 動作が可能な電子デバイスである共鳴トンネル素子(RTD) とMEMS、これらを統合する異種材料デバイス集積技術を基盤として、全電子式のTHzサンプリング、THz信号生成、さらにはTHz波形直接合成(THz-DDS,THz Direct Digital Synthesizer) 技術をオンチップで実現しようとするものである。THz 波は様々な分野で興味を集めているが、その多くは光学的な発生/検出手段によっており、大がかりな実験装置を要する。これをRTD やMEMSを用いて実現すれば、オンチップのTHz システムとなり、その応用範囲は格段に広がる。
本年度は、上記実現のための要素部品とその作製プロセスについて検討を進めるとともに、サンプリング回路の試作を試みた。具体的な成果は以下のとおりである。
中心課題の一つであるRTDパルス生成器とRTD検波器を用いたサンプリング回路に関し、検討を進めた。昨年までの結果を基に回路設計を進め、その後、電磁界解析を用いた回路パターンの設計を行った。第一回目の試作では、プロセス上の問題が生じ、回路動作は得られなかったが、今後、再度試作を行う予定である。一方、超再生検波方式によるTHz信号検出についても検討を進めた。より感度良く、信号を検出するため、HEMTによる出力アンプを搭載することとした。ここでは、内部発振周波数が、検出すべき信号の周波数よりかなり小さく出来ることを利用して、プリント基板上のHEMTアンプと、InP基板上RTD回路のハイブリッド構成を採用し、設計・試作した。その結果、入力周波数50GHzでの動作を確認した。今後、100GHz信号での実験を行う予定である。なお、この検討において、RTDにおいて大きな問題であった、入出力分離を周波数領域を用いて容易に行う方法を提案した。

(3)量子効果/弾性波複合機能集積体における空間周波数ロッキングとその応用

格子歪は伝導帯変形ポテンシャルを介して伝道帯端のエネルギーを変調する。この効果は通常非常に小さく、電子デバイスに与える影響は小さい。本提案では、相互作用を大きくするため、共鳴トンネル素子(RTD) を分布定数化した伝送線路を構成し、それに表面音響波を作用させること考えた。この目的実現のためのプロセス技術、回路構成などについて検討を進め、新しいデバイス実現のための見通しを得た

(4)共鳴トンネルアクティブ伝送線路とそれを用いたTHz信号生成・処理技術

共鳴トンネル素子を装荷した伝送線路におけるTHz帯域増幅器の可能性について検討した。共鳴トンネルダイオードは直列ペア構成とし、その接続点を信号線に接続することにより、広い線形範囲を得た。この構造の安定性について検討し、右手/左手系複合伝送線路構造の利用を提案した。回路シミュレーションにより、この提案の可能性を調べ、非常に広い周波数範囲でゲインが得られることを示した。さらに、これらのアクティブ伝送線路を用いて高性能な高調波発振器が得られる可能性を明らかにした。