JP2018507565A - ナノダイオードを備える変調装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｕ字形に嵌合するＴ字形の少なくとも１つのナノダイオードを備え、ナノダイオードのチャネル（３１）が、Ｕ字形に挿入されるＴ字形の脚部である、基板（１）上に作成された変調装置に関する。装置は、チャネル（３１）の少なくとも一部の上方に跨る少なくとも１つの導電線（３７）を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、少なくともナノダイオードを含む変調装置に関する。

本発明の分野は、特に、テラヘルツのオーダーの領域における、非常に高い周波数を検出する分野である。

所謂ＳＳＤと呼ばれるセルフスイッチング・ナノダイオード（Ｓｅｌｆ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｎａｎｏ−Ｄｉｏｄｅ）は、この周波数領域に対応するために最も期待されている解決策の一つであり、従って開発中の多数の用途に応じている。実のところ、これらの構成部品は、半導体にトレンチを形成する単一のナノリソグラフィー工程を必要とする。そのような工程は費用がかかり、且つ、製造歩留まりに強い影響を及ぼす。

従って、構成部品は平面状であり、そのため、マトリクスや検出ネットワークを生成するために組むことが非常に容易である。更に、使用される基板は、テラヘルツの周波数に適した光学機器と接続可能である。

ナノダイオードという主題に関し以下の論文が挙げられるが、本論文は参照により本明細書に援用される。

"Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｔｅｒａｈｅｒｔｚ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｎａｎｏｃｈａｎｎｅｌｓ" ＳＡＮＧＡＲＥ Ｐ．， ＤＵＣＯＵＲＮＡＵ Ｇ．， ＧＲＩＭＢＥＲＴ Ｂ．， ＢＲＡＮＤＬＩ Ｖ．， ＦＡＵＣＨＥＲ Ｍ．， ＧＡＣＱＵＩＥＲＥ Ｃ．， ＩＮＩＧＵＥＺ−ＤＥ−ＬＡ−ＴＯＲＲＥ Ａ．， ＩＮＩＧＵＥＺ−ＤＥ−ＬＡ−ＴＯＲＲＥ Ｉ．， ＭＩＬＬＩＴＨＡＬＥＲ Ｊ．Ｆ．， ＭＡＴＥＯＳ Ｊ．， ＧＯＮＺＡＬＥＳ Ｔ． − Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ １／３， ３（２０１３）０３４３０５頁以降。

検出器の品質は、その検出感度によって評価することができる。更に、一般的に検出器により、特にナノダイオードを用いて生成される信号雑音比を向上するための既知の解決法は、検出対象の信号をチョップ（変調）する機械的チョッパを使用することからなる。この解決法に関する難点は構成部品に外部機械構成部品を使用することにあり、この構成部品は嵩張り、一体化不可で、チョップする周波数を数千ヘルツ（一般に１０，０００Ｈｚ未満）に制限してしまう。

本発明の目的は、ナノダイオードを有する検出装置の信号雑音比を機械的チョッパに頼ることなく増加させることである。

本発明によれば、変調装置は、Ｕ字形状に嵌合されるＴ字形状のナノダイオードを少なくとも含み、このナノダイオードのチャネルはＵ字形状に貫入するＴ字形状の脚部である、基板上に作成される。この装置の注目すべき点は、このチャネルの少なくとも一部の上方を跨ぐ少なくとも１つの導電線を含むことである。

有利には、装置は、並置した複数のナノダイオードを含み、前記線はそれらのチャネルの全ての上方に跨る。

必要に応じ、チャネルと線との間に、誘電材料の層が挿間されてもよい。

好ましい実施例によれば、基板はシリコン製である。

好ましくは、ナノダイオードは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造に形成されている。

例として、線は、金とモリブデンとの混合物で作られているか、又はチタン／プラチナ／金等の多層から作られている。

本発明は更に、線に電力を供給する工程を備える、装置を制御する方法に向けたものである。幾つかの図中に存在する要素は、単一及び同様の参照に影響される。

添付の図を参照し、例示として与えられた例示的な実施の形態についての以下の記載の範囲のより詳細な説明により本発明が明らかとなるであろう。

図１ａは、本発明に係る基本的なナノダイオードの斜視図である。 図１ｂは、本発明に係る基本的なナノダイオードの上面図である。 図２は、本発明に係るナノダイオードのセットである。

図１に示すように、ナノダイオードは、この場合シリコン製である基板１上に積層した２層ヘテロ構造の形にエッチングされたものである。

ヘテロ構造は、基板に当接する下層２と上層３とを含む。

例として、下層２はＧａＮであり、上層３はＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎである。

ナノダイオードは上層３にエッチングされる。

ナノダイオードは、図の左側ではＴ字形状を呈し、このＴ字形は図の右側ではＵ字形に嵌合する。このＴ字形のバー３２の中央で略支持されているＴ字形の脚部３１は、Ｕ字形のベース３３に開放されている。脚部はダイオードのチャネルを形成しており、従ってバー３２からベース３３まで延びている。チャネル３１の両側には、Ｔ字形のバー３２とＵ字形の頂部との間に空きスペースを形成するために延びる２つのトレンチ３４，３５がある。

導電線３７がチャネル３１上にチャネル３１に対して垂直に配置されており、Ｕ字形の両方の直立部上に置かれている。この線を設けるためには、例えば、初めに金属の薄膜をダイオードに積層し、その後この層をエッチングする。

線は、金とモリブデンとの混合物である。線はまた、チタン−プラチナ−金の３層からなるものでもよい。いずれの場合も、その構成に関わらず、重要な点は、この線が導電性を有することである。

このようにして、線３７とチャネル３１との間にショットキー接合が形成される。

更に、ナノダイオードと線との間に、誘電材料の層を更に積層することも考えられ得る。

単一のナノダイオードでは、そのチャネルの断面により、極めて限定的な電流を送ることしかできない。そのため、複数のナノダイオードを並置することが知られている。

図２を参照すると、５つのナノダイオードの組が示されており、左側アクセス領域４８と右側アクセス領域４９とに開放する５つのチャネル４１，４２，４３，４４，４５を有する。

ここで、導電線４７が、全チャネルの上方に跨る。

図面において、便宜上、接続結線は図示されていないが、それら結線の作製に困難を伴わない当業者にはよく知られているものである。

線は、スイッチとして機能し、このスイッチの状態は、この線に印加された電圧に依存する。

５ボルトのオーダーの負電圧が印加されると、スイッチは開く。ゼロ又は僅かに正の電圧が印加されると、スイッチは閉じる。

従って有利には、このように「チョッパ」を置き換え、オール・オア・ナッシングモードでこの線を制御することにより信号雑音比を向上する。

更に、このような線を有さないナノダイオードよりも遥かに高い感度を確保するために、通電モードで線に印加する電圧を調整することが可能である。０．６ボルトのオーダーの正電圧に対し、１０〜１００の倍率（ａ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ １０ ａｎｄ １００）を得ることができる。

実のところ、線の機能を、トランジスタのゲートの機能と捉えてもよい。

その結果、オール・オア・ナッシングモードにおいてのみならず、チャネルを流れる電流の変調器としても使用し得る。

特に適切な実施の形態に従って本発明が示したが、当業者により、この発明の範囲から逸脱することなく、多くの代替例が考案され得る。特に、記載した手段はいずれも、同等な手段と置き換わってもよい。

Claims (9)

1. Ｕ字形に嵌合するＴ字形状の少なくとも１つのナノダイオードを含み、このナノダイオードのチャネル（３１，４１，４２，４３，４４，４５）が前記Ｕ字形に貫入する前記Ｔ字形の脚部である、基板（１）上に作成された変調装置であって、
   前記チャネルの少なくとも一部の上方に跨る少なくとも１つの導電線（３７，４７）を含むことを特徴とする、変調装置。
2. 並置した複数のナノダイオードを含み、
   前記線（４７）は全ての前記チャネル（４１，４２，４３，４４，４５）を跨ぐことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記チャネル（３１，４１，４２，４３，４４，４５）と前記線（３７，４７）との間に、誘電材料の層が挿間されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記基板（１）がシリコン製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ナノダイオードが、ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造（２，３）に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記線（３７，４７）が、金とモリブデンとの混合物で作られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記線（３７，４７）が、導電性を有する多層から作られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記導電性を有する多層が、チタン／プラチナ／金で作られていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置を制御する方法であって、前記線（３７，４７）に給電する工程を含むことを特徴とする方法。

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