JP2629620B2 - 負性抵抗ダイオード発振器 - Google Patents
負性抵抗ダイオード発振器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ミリ波、サブミリ波を
発生する負性抵抗ダイオード発振器に関するものであ
る。
発生する負性抵抗ダイオード発振器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来技術による負性抵抗ダイオ
ード発振器の構造を示す図であって、図３（ａ）は発振
器の全体構成図、図３（ｂ）は図３（ａ）において丸で
囲んだ共鳴トンネルダイオード部分の拡大図である。こ
のような共鳴トンネルダイオード発振器は、例えばソル
ナー（T.C.L.G.Sollner ）等によってアプライド・フィ
ズィクス・レターズ（Appl.Phys.Lett.)第４５巻、１３
１９頁、１９８４年に報告されている。
ード発振器の構造を示す図であって、図３（ａ）は発振
器の全体構成図、図３（ｂ）は図３（ａ）において丸で
囲んだ共鳴トンネルダイオード部分の拡大図である。こ
のような共鳴トンネルダイオード発振器は、例えばソル
ナー（T.C.L.G.Sollner ）等によってアプライド・フィ
ズィクス・レターズ（Appl.Phys.Lett.)第４５巻、１３
１９頁、１９８４年に報告されている。
【０００３】図３（ａ）において、３１は共鳴トンネル
ダイオード（Resonant Tunneling Diode；以下、ＲＴＤ
と記す）、３２は同軸空洞共振器を構成する筐体、３３
は短絡器、３４はＤＣバイアス端子、３５はアパーチャ
である。図３（ｂ）に示されるように、ＲＴＤ３１は、
ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ノンドープＧａＡｓ量子井
戸層４２ａを挟んでノンドープＡｌＧａＡｓ量子障壁層
４２ｂが形成された量子井戸構造とｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層４３が積層された構造であり、コンタクト層４３
表面とｎ型ＧａＡｓ基板４１裏面には各々オーミック電
極４４、４５が形成されている。
ダイオード（Resonant Tunneling Diode；以下、ＲＴＤ
と記す）、３２は同軸空洞共振器を構成する筐体、３３
は短絡器、３４はＤＣバイアス端子、３５はアパーチャ
である。図３（ｂ）に示されるように、ＲＴＤ３１は、
ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ノンドープＧａＡｓ量子井
戸層４２ａを挟んでノンドープＡｌＧａＡｓ量子障壁層
４２ｂが形成された量子井戸構造とｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層４３が積層された構造であり、コンタクト層４３
表面とｎ型ＧａＡｓ基板４１裏面には各々オーミック電
極４４、４５が形成されている。
【０００４】バイアス条件がＲＴＤの微分負性抵抗領域
に一致するようにＤＣバイアス端子３４に適当なＤＣ電
圧を与えるとマイクロ波発振が生じる。ここで、筐体３
２と短絡器３３は空洞共振器を構成するため、共振周波
数に一致するマイクロ波が強められて、その一部がアパ
ーチャ３５を介して放出され、同軸線路を形成する筐体
３２中を伝わって取り出される。
に一致するようにＤＣバイアス端子３４に適当なＤＣ電
圧を与えるとマイクロ波発振が生じる。ここで、筐体３
２と短絡器３３は空洞共振器を構成するため、共振周波
数に一致するマイクロ波が強められて、その一部がアパ
ーチャ３５を介して放出され、同軸線路を形成する筐体
３２中を伝わって取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】共振器長がＬである空
洞共振器における共振波の管内波長λg は下式のように
決まる。 Ｌ＝Ｎλg ／２（Ｎは整数） …（１） ここで、発振周波数を例えば１００ＧＨｚとすると、λ
g は約３ｍｍとなり、Ｌは１．５ｍｍ以上となる。この
ように、空洞共振器によって構成された従来の負性抵抗
ダイオード発振器はサイズが大きく、モノリシック化も
困難だった。本願発明はこの点に対処してなされたもの
であって、その目的は、負性抵抗ダイオード発振器を小
型化し、そのモノリシック化・集積化を可能ならしめる
ことである。
洞共振器における共振波の管内波長λg は下式のように
決まる。 Ｌ＝Ｎλg ／２（Ｎは整数） …（１） ここで、発振周波数を例えば１００ＧＨｚとすると、λ
g は約３ｍｍとなり、Ｌは１．５ｍｍ以上となる。この
ように、空洞共振器によって構成された従来の負性抵抗
ダイオード発振器はサイズが大きく、モノリシック化も
困難だった。本願発明はこの点に対処してなされたもの
であって、その目的は、負性抵抗ダイオード発振器を小
型化し、そのモノリシック化・集積化を可能ならしめる
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、負性抵抗ダイオード構造がその内
部に形成された半導体構造と、前記負性抵抗ダイオード
構造に直流電圧を印加するための一対の電極と、前記半
導体構造に密着して形成された、電磁波を閉じ込めると
ともにその一部を取り出すための出力手段が備えられた
共振器構造と、を具備する負性抵抗ダイオード発振器、
が提供される。
め、本発明によれば、負性抵抗ダイオード構造がその内
部に形成された半導体構造と、前記負性抵抗ダイオード
構造に直流電圧を印加するための一対の電極と、前記半
導体構造に密着して形成された、電磁波を閉じ込めると
ともにその一部を取り出すための出力手段が備えられた
共振器構造と、を具備する負性抵抗ダイオード発振器、
が提供される。
【０００７】
【作用】従来、負性抵抗ダイオード発振器の小型化が困
難で集積化できなかった理由は空洞共振器を用いていた
ためである。本発明では、金属体または高誘電体膜で囲
まれた半絶縁性（ Semi-insulating；以下、Ｓ．Ｉ．と
記す）半導体からなるマイクロ波共振器と、負性抵抗ダ
イオードを形成する活性層とを同一基板上に形成する。
難で集積化できなかった理由は空洞共振器を用いていた
ためである。本発明では、金属体または高誘電体膜で囲
まれた半絶縁性（ Semi-insulating；以下、Ｓ．Ｉ．と
記す）半導体からなるマイクロ波共振器と、負性抵抗ダ
イオードを形成する活性層とを同一基板上に形成する。
【０００８】室温における真性ＧａＡｓの伝導度は１０
-6Ｓ／ｍ程度と低いため、金属や誘電体膜で囲まれた真
性ＧａＡｓによりマイクロ波共振器を構成することが可
能になる。ここで、比誘電率がεr であり、サイズが十
分大きい媒体中における電磁波の波長λg は真空中の波
長λを用いて下式のように表される。 λg ＝λ／√εr …（２） 室温におけるＧａＡｓのεr は約１３なので、例えば周
波数がｆ＝１００ＧＨｚの場合にはλg ＝８００μｍ、
ｆ＝１ＴＨｚの場合にはλg ＝８０μｍとなる。
-6Ｓ／ｍ程度と低いため、金属や誘電体膜で囲まれた真
性ＧａＡｓによりマイクロ波共振器を構成することが可
能になる。ここで、比誘電率がεr であり、サイズが十
分大きい媒体中における電磁波の波長λg は真空中の波
長λを用いて下式のように表される。 λg ＝λ／√εr …（２） 室温におけるＧａＡｓのεr は約１３なので、例えば周
波数がｆ＝１００ＧＨｚの場合にはλg ＝８００μｍ、
ｆ＝１ＴＨｚの場合にはλg ＝８０μｍとなる。
【０００９】このようにミリ波、サブミリ波の領域では
λg が１００μｍ前後と短くなり、それ故、共振器のサ
イズも同様に小型化が可能で、Ｓ．Ｉ．半導体で構成さ
れた共振器と負性抵抗ダイオードを同一基板上に形成す
ることが現実的になる。
λg が１００μｍ前後と短くなり、それ故、共振器のサ
イズも同様に小型化が可能で、Ｓ．Ｉ．半導体で構成さ
れた共振器と負性抵抗ダイオードを同一基板上に形成す
ることが現実的になる。
【００１０】また、同一活性層内に複数個の負性抵抗ダ
イオード構造が配列された半導体構造とすることによ
り、負性抵抗ダイオード発振器の集積化が可能になり、
より高出力のマイクロ波電力が得られる。
イオード構造が配列された半導体構造とすることによ
り、負性抵抗ダイオード発振器の集積化が可能になり、
より高出力のマイクロ波電力が得られる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明による負性抵抗ダイオード
発振器の第１の実施例の構造を示す図であって、図１
（ａ）は発振器全体の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）
において丸で囲んだ量子井戸構造部分の拡大図である。
図において、１０はＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板であり、Ｓ．
Ｉ．ＧａＡｓ基板１０上にはｎ型ＧａＡｓコンタクト層
１１、量子井戸構造１２、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１
３が順次形成され、ＲＴＤ構造を構成している。
て説明する。図１は、本発明による負性抵抗ダイオード
発振器の第１の実施例の構造を示す図であって、図１
（ａ）は発振器全体の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）
において丸で囲んだ量子井戸構造部分の拡大図である。
図において、１０はＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板であり、Ｓ．
Ｉ．ＧａＡｓ基板１０上にはｎ型ＧａＡｓコンタクト層
１１、量子井戸構造１２、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１
３が順次形成され、ＲＴＤ構造を構成している。
【００１２】図１（ｂ）に示されるように、量子井戸構
造１２は、ノンドープＧａＡｓ量子井戸層１２ａと、こ
れを両側から挟むノンドープＡｌＡｓ量子障壁層１２ｂ
と、その両側に形成されたノンドープＧａＡｓスペーサ
層１２ｃの積層構造によって構成され、その周囲は高抵
抗化領域１４により囲まれている。ｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層１１、１３に接して各々オーミック電極１５、１
６が形成されている。Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０、ＲＴ
Ｄ構造および高抵抗化領域１４の全体は金属膜１７によ
って囲まれており、金属膜１７とオーミック電極１５の
間隙部は電磁波を取り出すための結合窓１８になってい
る。また素子表面に接して放熱体１９が設けられてい
る。
造１２は、ノンドープＧａＡｓ量子井戸層１２ａと、こ
れを両側から挟むノンドープＡｌＡｓ量子障壁層１２ｂ
と、その両側に形成されたノンドープＧａＡｓスペーサ
層１２ｃの積層構造によって構成され、その周囲は高抵
抗化領域１４により囲まれている。ｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層１１、１３に接して各々オーミック電極１５、１
６が形成されている。Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０、ＲＴ
Ｄ構造および高抵抗化領域１４の全体は金属膜１７によ
って囲まれており、金属膜１７とオーミック電極１５の
間隙部は電磁波を取り出すための結合窓１８になってい
る。また素子表面に接して放熱体１９が設けられてい
る。
【００１３】このような負性抵抗ダイオード発振器は以
下のようにして作製される。（１００）面を主面とする
厚さ約８００μｍのＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０上に例え
ば、分子線エピタキシャル（Molecular Beam Epitaxy；
以下、ＭＢＥと記す）成長法により、 ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１１（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3） …１μｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層１２ｃ …７０ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層１２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓ量子井戸層１２ａ …５ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層１２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層１２ｃ …１０ｎｍ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）…０．５μｍ を順次成長させる。
下のようにして作製される。（１００）面を主面とする
厚さ約８００μｍのＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０上に例え
ば、分子線エピタキシャル（Molecular Beam Epitaxy；
以下、ＭＢＥと記す）成長法により、 ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１１（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3） …１μｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層１２ｃ …７０ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層１２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓ量子井戸層１２ａ …５ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層１２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層１２ｃ …１０ｎｍ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）…０．５μｍ を順次成長させる。
【００１４】次に、レジストをパターニングし、これを
マスクとして例えばプロトン（Ｈ+）をＳ．Ｉ．ＧａＡ
ｓ基板１０まで到達するように選択的に注入して、高抵
抗化領域１４を形成する。しかる後、レジストを剥離す
る。このようにして、半径１μｍの円筒状のアクティブ
領域が高抵抗領域１４中に埋め込まれたＲＴＤ構造が作
製される。さらにＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０の裏面の一
部をエッチング除去して、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１
１表面を露出させる。ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１１、
１３の表面に各々例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属
を蒸着することによって、オーミック電極１５、１６を
形成する。次に、例えば半径（Ｒ）が８００μｍの円筒
形状に基板をスクライブしてチップに加工する。
マスクとして例えばプロトン（Ｈ+）をＳ．Ｉ．ＧａＡ
ｓ基板１０まで到達するように選択的に注入して、高抵
抗化領域１４を形成する。しかる後、レジストを剥離す
る。このようにして、半径１μｍの円筒状のアクティブ
領域が高抵抗領域１４中に埋め込まれたＲＴＤ構造が作
製される。さらにＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板１０の裏面の一
部をエッチング除去して、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１
１表面を露出させる。ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１１、
１３の表面に各々例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属
を蒸着することによって、オーミック電極１５、１６を
形成する。次に、例えば半径（Ｒ）が８００μｍの円筒
形状に基板をスクライブしてチップに加工する。
【００１５】次に、オーミック電極１５およびその周囲
をレジストにより保護被覆し、例えば鍍金処理により素
子表面、側面および裏面に金属膜１７を形成し、その
後、レジストを剥離する。これにより、金属膜１７とオ
ーミック電極１５との間隙に結合窓１８が形成される。
最後に、素子表面上に接触する例えば、Ａｕからなる放
熱体１９を形成することによって、図１に示される負性
抵抗ダイオード発振器が得られる。
をレジストにより保護被覆し、例えば鍍金処理により素
子表面、側面および裏面に金属膜１７を形成し、その
後、レジストを剥離する。これにより、金属膜１７とオ
ーミック電極１５との間隙に結合窓１８が形成される。
最後に、素子表面上に接触する例えば、Ａｕからなる放
熱体１９を形成することによって、図１に示される負性
抵抗ダイオード発振器が得られる。
【００１６】筐体を構成する金属膜１７とそれにより包
囲された半導体多層構造の全体が共振器長約８００μｍ
のマイクロ波共振器を構成する。バイアス条件がＲＴＤ
の微分負性抵抗領域に一致するようにオーミック電極１
５、１６間に適当なＤＣ電圧を印加すればマイクロ波発
振が生じる。共振器内において、共振周波数の電磁波が
強められ、その一部が結合窓１８から取り出される。
囲された半導体多層構造の全体が共振器長約８００μｍ
のマイクロ波共振器を構成する。バイアス条件がＲＴＤ
の微分負性抵抗領域に一致するようにオーミック電極１
５、１６間に適当なＤＣ電圧を印加すればマイクロ波発
振が生じる。共振器内において、共振周波数の電磁波が
強められ、その一部が結合窓１８から取り出される。
【００１７】図２は、本発明による負性抵抗ダイオード
発振器の第２の実施例の構造を示す図であって、図２
（ａ）は発振器全体の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）
において丸で囲んだ量子井戸構造部分の拡大図である。
図２に示されるように、Ｓ．Ｉ．基板２０上にはｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２１、量子井戸構造２２、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２３が順次形成されている。
発振器の第２の実施例の構造を示す図であって、図２
（ａ）は発振器全体の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）
において丸で囲んだ量子井戸構造部分の拡大図である。
図２に示されるように、Ｓ．Ｉ．基板２０上にはｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２１、量子井戸構造２２、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２３が順次形成されている。
【００１８】量子井戸構造２２は、ノンドープＧａＡｓ
量子井戸層２２ａと、これを両側から挟むノンドープＡ
ｌＡｓ量子障壁層２２ｂと、その両側に形成されたノン
ドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃの積層構造によって構
成されている。この実施例では、このようなエピタキシ
ャル層構造が高抵抗化領域２４によって分離されて、複
数のＲＴＤ構造がアレイ状に配列、形成された構造とな
っている。
量子井戸層２２ａと、これを両側から挟むノンドープＡ
ｌＡｓ量子障壁層２２ｂと、その両側に形成されたノン
ドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃの積層構造によって構
成されている。この実施例では、このようなエピタキシ
ャル層構造が高抵抗化領域２４によって分離されて、複
数のＲＴＤ構造がアレイ状に配列、形成された構造とな
っている。
【００１９】量子井戸構造２２とｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層２３のＲＴＤ形成領域は、メサ状に加工されており
そのメサ部を形成することによって露出されたｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２１上にはオーミック電極２５が形成
されている。また、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２３上に
はオーミック電極２６が形成され、その上には放熱体２
９が形成されている。また、Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０
の裏面には誘電体膜２８が形成されている。この負性抵
抗ダイオード発振器においては共振器はオーミック電極
２６と誘電体膜２８との間で構成されている。
ト層２３のＲＴＤ形成領域は、メサ状に加工されており
そのメサ部を形成することによって露出されたｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２１上にはオーミック電極２５が形成
されている。また、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２３上に
はオーミック電極２６が形成され、その上には放熱体２
９が形成されている。また、Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０
の裏面には誘電体膜２８が形成されている。この負性抵
抗ダイオード発振器においては共振器はオーミック電極
２６と誘電体膜２８との間で構成されている。
【００２０】このような負性抵抗ダイオード発振器は以
下のようにして作製される。厚さが８００μｍ、主面が
（１００）のＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０上に、例えばＭ
ＢＥ成長法により、 ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２１（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3） …１μｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃ …７０ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層２２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓ量子井戸層２２ａ …５ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層２２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃ …１０ｎｍ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２３（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）…０．５μｍ を順次成長させる。
下のようにして作製される。厚さが８００μｍ、主面が
（１００）のＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０上に、例えばＭ
ＢＥ成長法により、 ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２１（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3） …１μｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃ …７０ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層２２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓ量子井戸層２２ａ …５ｎｍ ノンドープＡｌＡｓ障壁層２２ｂ …２ｎｍ ノンドープＧａＡｓスペーサ層２２ｃ …１０ｎｍ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２３（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）…０．５μｍ を順次成長させる。
【００２１】次に、レジストをパターニングし、これを
マスクに例えばプロトン（Ｈ+ ）をＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基
板２０まで到達するように注入することにより、選択的
に高抵抗化領域２４を形成し、その後、レジストを剥離
する。このようにして、ＲＴＤ構造となる直径１μｍの
円筒状のアクティブ領域が高抵抗領域中にアレイ状に埋
め込まれて作製される。次に、エピタキシャル構造の一
部をエッチング除去し、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２１
の表面を一部露出させる。その後、例えばＡｕＧｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ等の金属を蒸着し、アロイ処理を行ってコンタ
クト層２１上にはオーミック電極２５を、コンタクト層
２３と高抵抗化領域２４の上にはオーミック電極２６を
形成する。最後に、オーミック電極２６表面に例えばＡ
ｕからなる放熱体２９を、Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０の
裏面に誘電体膜２８を形成することによって、図２に示
す負性抵抗ダイオード発振器が得られる。
マスクに例えばプロトン（Ｈ+ ）をＳ．Ｉ．ＧａＡｓ基
板２０まで到達するように注入することにより、選択的
に高抵抗化領域２４を形成し、その後、レジストを剥離
する。このようにして、ＲＴＤ構造となる直径１μｍの
円筒状のアクティブ領域が高抵抗領域中にアレイ状に埋
め込まれて作製される。次に、エピタキシャル構造の一
部をエッチング除去し、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２１
の表面を一部露出させる。その後、例えばＡｕＧｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ等の金属を蒸着し、アロイ処理を行ってコンタ
クト層２１上にはオーミック電極２５を、コンタクト層
２３と高抵抗化領域２４の上にはオーミック電極２６を
形成する。最後に、オーミック電極２６表面に例えばＡ
ｕからなる放熱体２９を、Ｓ．Ｉ．ＧａＡｓ基板２０の
裏面に誘電体膜２８を形成することによって、図２に示
す負性抵抗ダイオード発振器が得られる。
【００２２】オーミック電極２６と誘電体膜２８の間隔
（Ｄ）は約８００μｍであり、それらで挟まれた半導体
多層構造の全体が共振器長約８００μｍの準光学式のフ
ァブリー・ペロー共振器を構成している。バイアス条件
がＲＴＤの微分負性抵抗領域に一致するようにオーミッ
ク電極２５、２６間に適当なＤＣ電圧を印加すればマイ
クロ波発振を生じるが、共振周波数の電磁波が強められ
て、その一部が誘電体膜２８を透過して放射される。ま
た、本実施例では活性層が複数個のＲＴＤ構造が配列さ
れたアレイ構造となっているため、より高出力のマイク
ロ波電力が得られる。
（Ｄ）は約８００μｍであり、それらで挟まれた半導体
多層構造の全体が共振器長約８００μｍの準光学式のフ
ァブリー・ペロー共振器を構成している。バイアス条件
がＲＴＤの微分負性抵抗領域に一致するようにオーミッ
ク電極２５、２６間に適当なＤＣ電圧を印加すればマイ
クロ波発振を生じるが、共振周波数の電磁波が強められ
て、その一部が誘電体膜２８を透過して放射される。ま
た、本実施例では活性層が複数個のＲＴＤ構造が配列さ
れたアレイ構造となっているため、より高出力のマイク
ロ波電力が得られる。
【００２３】以上の実施例では、ＧａＡｓ基板に格子整
合するＧａＡｓ／ＡｌＡｓ系を例にとって本発明を説明
したが、本発明はＧａＡｓ基板上のＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪系、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＰ歪系やＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡｌＡｓ系等、他の材料系にももちろん適用可能であ
る。
合するＧａＡｓ／ＡｌＡｓ系を例にとって本発明を説明
したが、本発明はＧａＡｓ基板上のＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪系、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＰ歪系やＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡｌＡｓ系等、他の材料系にももちろん適用可能であ
る。
【００２４】また、以上の実施例では、電子の共鳴トン
ネル効果を利用したＲＴＤ構造を例にとって本発明を説
明したが、本発明における量子井戸構造部を正孔の共鳴
トンネル効果を利用したＲＴＤ構造やエサキダイオード
構造、ガンダイオード構造等の他の負性抵抗ダイオード
構造で置き換えてももちろん実現可能である。
ネル効果を利用したＲＴＤ構造を例にとって本発明を説
明したが、本発明における量子井戸構造部を正孔の共鳴
トンネル効果を利用したＲＴＤ構造やエサキダイオード
構造、ガンダイオード構造等の他の負性抵抗ダイオード
構造で置き換えてももちろん実現可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、金属また
は誘電体膜で囲まれたＳ．Ｉ．半導体からなるマイクロ
波共振器と負性抵抗ダイオード構造を同一基板上に形成
することにより、負性抵抗ダイオード発振器の小型化を
実現することができ、そのモノリシック化・集積化が可
能になる。
は誘電体膜で囲まれたＳ．Ｉ．半導体からなるマイクロ
波共振器と負性抵抗ダイオード構造を同一基板上に形成
することにより、負性抵抗ダイオード発振器の小型化を
実現することができ、そのモノリシック化・集積化が可
能になる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図とその部分
拡大図。
拡大図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図とその部分
拡大図。
拡大図。
【図３】従来例の断面図とその部分拡大図。
１０、２０ Ｓ．Ｉ．（半絶縁性）ＧａＡｓ基板 １１、１３、２１、２３、４３ ｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層 １２ａ、２２ａ、４２ａ ノンドープＧａＡｓ量子井戸
層 １２ｂ、２２ｂ ノンドープＡｌＡｓ障壁層 １２ｃ、２２ｃ ノンドープＧａＡｓスペーサ層 １４、２４ 高抵抗化領域 １５、１６、２５、２６、４４、４５ オーミック電極 １７ 金属膜 １８ 結合窓 １９、２９ 放熱体 ２８ 誘電体膜 ３１ ＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード） ３２ 筐体 ３３ 短絡器 ３４ ＤＣバイアス端子 ３５ アパーチャ ４１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ４２ｂ ノンドープＡｌＧａＡｓ障壁層
ト層 １２ａ、２２ａ、４２ａ ノンドープＧａＡｓ量子井戸
層 １２ｂ、２２ｂ ノンドープＡｌＡｓ障壁層 １２ｃ、２２ｃ ノンドープＧａＡｓスペーサ層 １４、２４ 高抵抗化領域 １５、１６、２５、２６、４４、４５ オーミック電極 １７ 金属膜 １８ 結合窓 １９、２９ 放熱体 ２８ 誘電体膜 ３１ ＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード） ３２ 筐体 ３３ 短絡器 ３４ ＤＣバイアス端子 ３５ アパーチャ ４１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ４２ｂ ノンドープＡｌＧａＡｓ障壁層
Claims (4)
- 【請求項１】 半絶縁性基板、第１のコンタクト層、１
乃至複数個の負性抵抗ダイオード構造が形成された活性
層および第２のコンタクト層を含む半導体構造と、前記
第１のコンタクト層に接触する第１のオーミック電極
と、前記第１のオーミック電極と対をなして前記負性抵
抗ダイオード構造に直流電圧を印加するための、前記第
２のコンタクト層に接触する第２のオーミック電極と、
前記半導体構造に密着してこれをとり囲むように形成さ
れた金属体からなりその一部に電磁波を透過させる結合
窓が形成された共振器構造と、を具備することを特徴と
する負性抵抗ダイオード発振器。 - 【請求項２】 前記半絶縁性基板には、負性抵抗ダイオ
ード構造に対応する第１のコンタクト層の裏面を露出さ
せる開口が形成され、その露出部分に第１のオーミック
電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
負性抵抗ダイオード発振器。 - 【請求項３】 半絶縁性基板、第１のコンタクト層、１
乃至複数個の負性抵抗ダイオード構造が形成された活性
層および第２のコンタクト層を含む半導体構造と、前記
第１のコンタクト層に接触する第１のオーミック電極
と、前記第１のオーミック電極と対をなして前記負性抵
抗ダイオード構造に直流電圧を印加するための、前記第
２のコンタクト層に接触する第２のオーミック電極と、
前記第２のオーミック電極および該第２のオーミック電
極と対置して前記半絶縁性基板の裏面に形成された、電
磁波を半遮蔽する薄膜によって構成される共振器構造
と、を具備することを特徴とする負性抵抗ダイオード発
振器。 - 【請求項４】 前記活性層および前記第２のコンタクト
層が前記第１のコンタクト層上にメサ状に形成され、前
記第１のオーミック電極が該メサ部の周囲に形成されて
いることを特徴とする請求項３記載の負性抵抗ダイオー
ド発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6273061A JP2629620B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 負性抵抗ダイオード発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6273061A JP2629620B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 負性抵抗ダイオード発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08116074A JPH08116074A (ja) | 1996-05-07 |
| JP2629620B2 true JP2629620B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17522610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6273061A Expired - Fee Related JP2629620B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 負性抵抗ダイオード発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629620B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4250603B2 (ja) | 2005-03-28 | 2009-04-08 | キヤノン株式会社 | テラヘルツ波の発生素子、及びその製造方法 |
| JP5127360B2 (ja) | 2007-08-20 | 2013-01-23 | キヤノン株式会社 | 発振素子、及び検査装置 |
| JP5441470B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-03-12 | キヤノン株式会社 | 共振器 |
| JP5441469B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-03-12 | キヤノン株式会社 | 共振器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3855146T2 (de) * | 1987-06-26 | 1996-08-08 | Texas Instruments Inc | Monolithischer Mikrowellen-Sender/Empfänger |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP6273061A patent/JP2629620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08116074A (ja) | 1996-05-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |