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具有負微分電阻元件的振蕩電路和使用振蕩電路的振蕩器.pdf

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具有 微分 電阻 元件 振蕩 電路 使用 振蕩器
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摘要
申請專利號:

CN201080039654.5

申請日:

2010.08.13

公開號:

CN102714485B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):H03B 7/08申請日:20100813授權公告日:20150128終止日期:20160813|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H03B 7/08申請日:20100813|||公開
IPC分類號: H03B7/08 主分類號: H03B7/08
申請人: 佳能株式會社
發明人: 小山泰史; 關口亮太
地址: 日本東京
優先權: 2009.09.07 JP 2009-205671
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 康建忠
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080039654.5

授權公告號:

|||102714485B||||||

法律狀態公告日:

2017.09.29|||2015.01.28|||2012.11.28|||2012.10.03

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種振蕩電路,包括:負電阻元件;諧振電路,其與所述負電阻元件連接;和穩定電路,其與所述負電阻元件并聯連接以抑制寄生振蕩,其中,所述穩定電路包括可變分流電阻器和用于調整該分流電阻器的調整器件。

權利要求書

權利要求書
1.   一種振蕩電路,包括:
負電阻元件;
諧振電路,所述諧振電路與所述負電阻元件連接;以及
穩定電路,所述穩定電路與所述負電阻元件并聯連接以抑制寄生振蕩,
其中,所述穩定電路包括可變分流電阻器和調整器件,所述調整器件用于調整所述分流電阻器。

2.   根據權利要求1所述的振蕩電路,其中,通過利用所述調整器件調整所述分流電阻器來對振蕩輸出執行調整和切換之一。

3.   根據權利要求1所述的振蕩電路,其中,所述分流電阻器包括晶體管。

4.   根據權利要求1所述的振蕩電路,其中,所述穩定電路被連接到所述諧振電路的諧振駐波具有波節的位置。

5.   根據權利要求1所述的振蕩電路,其中,所述負電阻元件是諧振隧穿二極管。

6.   根據權利要求1所述的振蕩電路,其中,所述可變分流電阻器包括多個分流電阻器,并且其中,所述調整器件通過切換所述多個分流電阻器來調整可變分流電阻器。

7.   一種振蕩器,包括:
基板;和
集成在所述基板上的根據權利要求1所述的振蕩電路。

8.   一種用于調整包括負電阻元件的振蕩電路的方法,所述方法包括:
改變用于抑制寄生振蕩的穩定電路的分流電阻;
調整所述振蕩電路在低頻帶中的阻抗;以及
對所述振蕩電路的在比所述低頻帶高的頻帶中的振蕩輸出執行調整和切換之一。

說明書

說明書具有負微分電阻元件的振蕩電路和使用振蕩電路的振蕩器
技術領域
本發明涉及一種用于產生電磁波的具有負電阻元件的振蕩電路和使用該振蕩電路的振蕩器。更特別地,本發明涉及一種如下這樣的振蕩電路和使用該振蕩電路的振蕩器,該振蕩電路使用諸如諧振隧穿二極管的負電阻元件來產生電磁波,該電磁波在該電磁波的至少一部分中包含太赫茲帶頻域(30GHz或更高、但不高于30THz的頻率)中的頻率分量。
背景技術
作為在太赫茲波的頻帶中工作和振蕩的固態器件,使用諸如諧振隧穿二極管(RTD)的負電阻元件的振蕩器已被提出。特別地,使用RTD的振蕩器利用基于RTD的半導體量子阱結構中的電子的子帶間躍遷的電磁波增益,并且太赫茲帶中的室溫振蕩已被報告。日本專利申請公開No.2007?124250和Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.47,No.6,pp.4375?4384,2008公開了一種振蕩器,在該振蕩器中,雙勢壘RTD和平面縫隙天線集成在半導體基板上。振蕩器在如下這樣的偏壓下在太赫茲帶中在室溫下振蕩,在所述偏壓,微分負電阻(differential negative resistance)出現在RTD的電流?電壓特性中。
已知使用諸如RTD的負電阻元件的振蕩器引起低頻寄生振蕩,所述低頻寄生振蕩可歸因于包括電源的偏壓電路。寄生振蕩可能是太赫茲波的頻帶中的所希望的諧振頻率的振蕩輸出劣化的起因。為了針對該問題采取措施,IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVELETTERS,VOL.5,NO.7,JULY 1995 pp.219?221公開了用于將穩定電路定位在偏壓電源與RTD之間的技術。穩定電路包含與RTD并聯設置的電容器和電阻器,并將諧振電路設為在除了諧振頻率之外的所有頻率中為低阻抗。另外,穩定電路被定位在距RTDλ/4(λ是太赫茲帶頻域中的所希望的諧振頻率的波長)的距離內的位置。通過這些設計,寄生振蕩被抑制,以通過使用負電阻元件的振蕩器實現太赫茲帶中的室溫振蕩。
引文列表
專利文獻
專利文獻1:日本專利申請公開No.2007?124250
非專利文獻
非專利文獻1:Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.47,No.6,pp.4375?4384,2008
非專利文獻2:IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVELETTERS,VOL.5,NO.7,JULY 1995 pp.219?221
非專利文獻3:Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.42,2367(2003)
發明內容
為了將這些振蕩器應用于太赫茲帶中的通信或成像,振蕩輸出的調制操作是必要的。輸出調制的方法包括直接調制和外部調制,在直接調制中,如常規半導體激光器中那樣切換應用于負電阻元件的偏壓,在外部調制中,外部提供機械調制盤(mechanical chopper)或光學組件。在這些方法中,從使裝置尺寸縮減和提速的觀點來講,直接調制是有前途的。另一方面,已知使用負電阻元件的振蕩器的振蕩頻率由于偏壓變化而變化。在非專利文獻1中所公開的使用RTD的振蕩器中,大約0.05V的偏壓變化使振蕩頻率變化大約7%,從而使振蕩輸出也變化。因此,使用負電阻元件的振蕩器具有這樣的可能性,即,其振蕩特性(諸如振蕩頻率)在基于偏壓切換的直接調制期間可能不穩定。
作為本發明的一個方面的振蕩電路包括:負電阻元件;諧振電路,其與所述負電阻元件連接;和穩定電路,其與所述負電阻元件并聯連接以抑制寄生振蕩;其中,所述穩定電路包括可變分流電阻器和用于調整該分流電阻器的調整器件。
在本發明的振蕩電路中,可變分流電阻器和用于調整分流電阻器的調整器件設置在穩定電路中以便主要抑制低頻寄生振蕩。通過調整分流電阻器,典型地使包括負電阻元件的振蕩電路的低頻帶(DC到幾GHz)中的阻抗改變。響應于該改變,振蕩電路的振蕩頻帶在所希望的頻帶(典型地為太赫茲帶)與低頻帶(DC到大約幾GHz,其被稱為寄生振蕩)之間切換。也就是說,本發明的振蕩電路適于使得通過利用調整器件改變分流電阻器來調整寄生振蕩,可在保持施加偏壓的情況下執行振蕩操作的切換和振蕩輸出的調整。這樣,通過使用本發明的振蕩電路,能夠在保持偏壓的同時進行基于切換或輸出調整的調制操作。因此,實現下述振蕩電路和使用該振蕩電路的振蕩器,所述振蕩電路能夠在使諸如頻率的振蕩特性穩定的同時還進行太赫茲帶中的輸出調制。
從以下參照附圖對示例性實施例的描述,本發明的進一步的特征將變得清晰。
附圖說明
圖1A是用于描述根據實施例的振蕩電路的配置的示圖。
圖1B是用于描述根據實施例的振蕩電路的操作的示圖。
圖2A是用于描述實施例的修改形式1的配置的示圖。
圖2B是用于描述實施例的修改形式2的配置的示圖。
圖3A是用于描述根據示例的振蕩器的配置的外視圖。
圖3B是用于描述根據示例的振蕩器的配置的截面圖。
圖4A是用于描述示例的修改形式1的配置的示圖。
圖4B是用于描述示例的修改形式2的配置的示圖。
圖5是示例的修改形式的外視圖。
具體實施方式
現在將根據附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述。
本實施例的振蕩電路中的要點是可變分流電阻器被設置在穩定電路中以用于抑制寄生振蕩,以使得能夠在使諸如頻率的振蕩特性穩定的同時進行振蕩器的輸出調制。
以下,將使用圖1A和圖1B對根據本發明實施例的振蕩電路進行描述。圖1A用于描述本實施例的振蕩電路,圖1B用于描述本實施例的振蕩電路的操作。在本實施例中,諧振隧穿二極管用作負電阻元件。本實施例的振蕩電路100包括諧振隧穿二極管(RTD)101、諧振電路102和穩定電路103,穩定電路103包括FET 104和調整器件105。RTD 101是高頻增益部分,并在圖1B中所示的電流?電壓特性中表現出微分負電阻(IBias2)。諧振電路102用作用于確定振蕩電路100的諧振頻率的諧振器。振蕩電路100以下述頻率振蕩,所述頻率RTD 101所具有的微分負電阻與根據諧振電路102的結構確定的諧振頻率之間的關系確定。這里,在本實施例中,頻率典型地屬于太赫茲帶頻域。電源106與RTD 101、諧振電路102和穩定電路103并聯連接,以便將偏壓施加于振蕩電路100。
穩定電路103抑制振蕩電路100中的低頻寄生振蕩,并至少包括與RTD 101并聯連接的電容器Cstab和作為分流電阻器的電阻器Rstab。穩定電路103可被定位在距RTDλ/4(λ是太赫茲帶的頻域中的振蕩頻率的波長)的距離內的位置,以使得RTD 101不與包括電源106的外部電路諧振。另外,穩定電路103可具有尺寸比低頻寄生振蕩的波長小的結構,以使得RTD 101和穩定電路103不彼此諧振。此外,穩定電路103可被定位在不對諧振電路102內的駐波造成損失的位置處。例如,穩定電路103可被定位在駐波的波節處。
除了Rstab之外,作為穩定電路103的分流電阻器,與RTD 101并聯連接的FET 104也被設置在本實施例的振蕩電路100中。另外,振蕩電路100設有調整器件105,其用于調整FET 104的電阻。在本實施例中,作為三端子器件的場效應晶體管(FET)用作可變電阻器的示例。例如,FET 104的漏極電極與RTD 101的正極側連接,FET 104的源極電極接地。FET 104的柵極電極與調整器件105連接,以使得從調整器件105施加合適的柵極電壓Vg。FET 104的源極?漏極電阻可通過調整柵極電壓Vg被改變。
當同時滿足以下表達式1和2這二者時,振蕩電路100以高頻(通常在太赫茲帶中)振蕩。
振幅條件:
Re[YRTD]+Re[YOSC]≤0表達式1
相位條件:
Im[YRTD]+Im[YOSC]=0表達式2
另外,當滿足以下表達式3時,低頻域中的寄生振蕩被抑制。其原因是,當RTD 101與從端子aa′起的電源106側的外部電路諧振時,RTD 101進入在低頻帶(DC到幾GHz)中的寄生振蕩。
寄生振蕩抑制條件:
Re[YRTD]+Re[Ya]>0表達式3
其中,YRTD是RTD 101的導納,Yosc是諧振電路102的導納,Ya是從端子aa′起的電源106側的電路(包括穩定電路103、電源106和外部電路的電路)的導納。另外,Re[YRTD]、Re[Ya]和Re[YOSC]是導納YRTD、Ya和YOSC的實數部分,并且Im[YRTD]和Im[YOSC]是導納YRTD和YOSC的虛數部分。
如上所述,為了抑制寄生振蕩,振蕩電路100需要滿足表達式3。為了滿足這個要求,可通過穩定電路103將振蕩電路100設為在除了所希望的振蕩頻率ωosc之外的所有頻率中為低阻抗。對于從DC到幾GHz的低頻域,在這些頻率之中,主要通過分流電阻器將振蕩電路100設為低阻抗,所述分流電阻器是與RTD 10并聯連接的電阻器。對于比該頻域高的頻域(從幾GHz到振蕩頻率ωosc),主要通過并聯電容器Cstab將振蕩電路100設為低阻抗。根據上述非專利文獻2,希望的是分流電阻具有等于或稍小于RTD 101的微分負電阻的絕對值的值。在本實施例中,固定電阻并聯電阻器Rstab和用作可變電阻并聯電阻器的FET 104用作分流電阻器。
振蕩電路100使得可通過利用調整器件105改變FET 104的柵極電壓Vg,從而調整源極?漏極電阻,來將上述分流電阻調整為任意值。例如,如果Vg被設為Vg1以使得FET 104和Rstab的組合電阻基本上與RTD 101的微分負電阻的絕對值相同,那么,分流電阻器和振蕩電路100的電流?電壓特性分別被表示為圖1B中的Istab1和IBias1。此時,由于在從DC到幾GHz的頻帶中滿足上述表達式3所給出的條件,所以低頻寄生振蕩被抑制。因此,振蕩電路100以由RTD 101和諧振電路102確定的高太赫茲帶頻率振蕩(圖1B中的Losc1)。
另一方面,如果FET 104的Vg被設為Vg2以使得FET 104和Rstab的組合電阻大于微分負電阻的絕對值,那么,分流電阻器和振蕩電路100的電流?電壓特性分別被表示為圖1B中的Istab2和IBias2。此時,由于不再滿足寄生振蕩抑制條件(上述表達式3),所以振蕩電路100以例如幾GHz的低頻振蕩。在高太赫茲帶頻率,振蕩電路100的振蕩輸出變弱(圖1B中的Losc2)。這樣,振蕩電路100使得通過利用調整器件105和FET 104調整分流電阻的值,能夠在保持施加偏壓(VBias)的情況下進行振蕩切換和振蕩輸出調整。另外,可通過調整分流電阻對振蕩電路100執行輸出調制。
如上所述,通過調整布置在穩定電路103中的可變電阻分流電阻器,并由此調整振蕩電路100的低頻阻抗,可實行振蕩電路100的輸出調整和切換。如此,RTD振蕩電路的輸出調制期間的振蕩特性(諸如振蕩頻率)不穩定的常規未解決的問題通過利用該機制被解決。
另外,本實施例的配置使得諸如晶體管的調制單元能夠小規模地集成在RTD附近。因此,與基于偏壓的直接調制相比,避免了由于諸如電源的外部電路而導致的任何延遲,因此,期望甚至更高速的調制操作。此外,由于可使用調整器件105而不是偏壓來執行調制,所以與常規的直接調制相比,提高了控制的自由度。更進一步,由于在調制時不需要偏壓切換,所以器件由于可歸因于瞬變現象的浪涌電流等而損壞的危險降低。
應指出,在此前描述的本實施例中,江崎二極管、耿氏二極管、IMPATT(碰撞電離雪崩渡越時間)二極管和TUNNETT(隧穿渡越時間)二極管之一可用作負電阻元件。另外,除了本實施例中提及的晶體管之外,可使用諸如其電阻分別隨光、熱、磁或應變而改變的光敏電阻器、熱敏電阻器、磁控電阻器和應變電阻器之一的材料作為可變電阻分流電阻器。在這種情況下,如圖2A所示那樣配置振蕩電路300。可以例如通過光照射單元305來調整光敏電阻器元件304,或者可通過應變施加單元305來調整應變電阻元件304。在任一情況下,可變電阻器可具有尺寸小于寄生振蕩的波長的結構。另外,如圖2B中所示的振蕩電路400中那樣,振蕩輸出的切換和調整可通過下述方式來執行,即,利用調整器件405調整開關404,從而切換分流電阻器。此時,調整器件405被選擇為使得不干擾RTD 101和諧振電路102。開關404可具有尺寸小于寄生振蕩的波長的結構。
另外,腔體波導、微帶諧振器、貼片天線諧振器或縫隙天線諧振器等可用作諧振電路102。因此,可高效地從振蕩電路100取出高頻作為電磁波。如果稍后描述的圖5中所示的等離子體振子波導用作諧振電路,則實現具有甚至更高的輸出的振蕩電路。
以下,將對本實施例的更具體示例進行詳細描述。
示例
現在,將使用圖3A至圖5對根據本實施例的振蕩電路進行描述。圖3A是本實施例的外視圖,圖3B是其截面圖。圖4A、圖4B和圖5是用于描述本實施例的修改形式的示圖。
本實施例的振蕩電路200形成在基板230上,并主要包含RTD201、貼片天線202、FET 204、調整器件205、MIM(金屬?絕緣體?金屬)結構209和電阻元件210。RTD 201使用包括以下組成元件的三勢壘量子阱結構:


這里,第一量子阱層、第二勢壘層和第二量子阱層是與具有平面取向(100)的InP晶格匹配的InGaAs/InAlAs層。第一勢壘層和第三勢壘層是不與InP晶格匹配的AlAs層。這些層比臨界膜薄,并且是高能勢壘。諧振隧穿二極管是通過用由未摻雜的InGaAs制成的間隔層和由n+InGaAs制成的電接觸層從三勢壘量子阱結構的上面和下面將該結構夾在中間來形成的。另外,由重摻雜的n++InGaAs制成的接觸層220a和220b設置在RTD 201的頂部和底部上。
RTD 201具有直徑為大約2μmφ的臺面結構,并通過使用基于氯的氣體的ICP?RIE(感應耦合等離子體?反應離子蝕刻)法來形成。與接觸層220a連接的第一電極211和與接觸層220b連接的GND電極212a從RTD 201的頂部和底部將RTD 201夾在中間。在本實施例中所使用的RTD 201中,獲得電流密度Jp=280kA/cm2、大約為3的峰谷比和大約為?22Ω的微分負電阻作為電流?電壓特性。
具有其中兩個金屬層將電介質材料夾在中間的結構的貼片天線202對應于圖1A的電路圖中的諧振電路102。振蕩頻率根據電介質材料的類型和厚度、貼片天線202的邊長以及RTD 201的尺寸和位置來確定。貼片天線202具有在其中電介質層208被第一電極211與GND電極212a夾在中間的結構。電磁波駐留在第一電極211與GND電極212a之間的電介質材料內。第一電極211是150μm×150μm的方形λ/2貼片,并具有大約0.5THz的振蕩頻率。RTD 201被設計為使得當RTD 201被定位在沿A′A方向距第一電極211的中心大約40μm遠的位置時,貼片天線202和RTD 201的阻抗彼此匹配。λ/4微帶線224與λ/2貼片連接,該貼片與MIM結構209的第二電極221和FET 204的第三電極222連接。微帶線被定位在下述位置,即在所述位置,貼片天線202的諧振電磁場的駐波具有波節。
第一電極211是通過剝離法形成的金屬層,并且由Ti/Pd/Au(20nm/20nm/200nm)制成。第一電極211被稱為用于重摻雜n++InGaAs的低電阻歐姆電極。在本實施例中,第一電極211、第二電極221和第三電極222使用Ti/Pd/Au(20nm/20nm/200nm)層一體地形成。關于電介質層208,使用稱之為用于高頻電磁波的低損耗材料的BCB(苯并環丁烯)。電介質層208的厚度大約為3μm,并通過使用旋涂法和干式蝕刻法形成。電介質層208還具有以直流方式使第一電極211和GND電極層212a彼此絕緣的功能。關于GND電極層212a,使用通過剝離法形成的且由Ti/Pd/Au/Ti(20nm/20nm/200nm/20nm)制成的金屬層。GND電極層212a、212b和212c接地。
穩定電路103包括MIM結構209、分流電阻器和電源205,MIM結構209是并聯電容器Cstab,分流電阻器包括用作可變電阻器的FET 204和作為固定電阻器的并聯電阻元件210,電源205用作調整器件105。關于并聯電阻器Cstab,使用MIM結構209,在該MIM結構中,電介質層208被第二電極221和GND電極212b夾在中間。在本實施例中,并聯電容器Cstab被設計為具有數pF的電容,以使得在從幾GHz直到振蕩頻率ωosc的高頻域中短路。
并聯電阻元件210連接在第二電極221與GND電極層212b之間,并且用作用于將電極之間的路徑在低頻下設為低阻抗的分流電阻器的一部分。作為半金屬的鉍用于并聯電阻元件210。具體地講,200μm×80μm×1μm厚的鉍膜通過剝離法形成,以使得具有大約50Ω的電阻。關于FET 204,使用基于InP的HEMT(高電子遷移率晶體管),以便將FET 204與基于InP的RTD集成。按HEMT和RTD的次序在同一InP基板上執行外延生長,從而通過利用濕式蝕刻移除包括RTD的多層膜的一部分來形成HEMT結構。例如,利用非專利文獻3中所公開的結構。HEMT結構的主組成元件是InAlAs載流子供給層235、InGaAs溝道層236、InGaAs/InAlAs蓋層234和InAlAs緩沖層237。HEMT結構具有0.1μm的柵極長度。HEMT結構的柵極寬度被設置為300μm,以便獲得所希望的電阻值。與InAlAs具有歐姆接觸且與n+InGaAs具有肖特基接觸的Ti/Pt/Au用于漏極電極231、源極電極232和柵極電極233。漏極電極231、源極電極232和柵極電極233經由分別由Au形成的通孔238a、238b和238c引出到電介質層的上表面上,以便與第三電極222、第四電極225和第五電極226連接。第三電極222通過微帶線224與貼片天線202連接,從而基本上與MIM結構209的第二電極221一致。另外,第四電極225與GND電極212c連接,并且接地。第五電極226與用作調整器件105的電源205連接。
RTD 201在Vbias=0.7V的條件下具有大約?22Ω的微分負電阻。本實施例的HEMT在Vg=0.3V的條件下具有大約30Ω的源極?漏極微分電阻。因此,包括Rstab和FET 204的分流電阻器的組合電阻大約為20Ω。由于振蕩電路200在低頻短路,因此,寄生振蕩被抑制,振蕩電路在0.4THz的太赫茲帶中振蕩。另一方面,在Vg=?0.3V的條件下,源極?漏極微分電阻大約為500Ω。因此,包括Rstab和FET204的分流電阻器的組合電阻大約為45Ω。因此,振蕩電路200在低頻不是完全短路,因此,寄生振蕩發生。結果,太赫茲帶中的振蕩輸出變弱。
如上所述,本實施例的振蕩電路200使得能夠通過利用調整器件調整置于穩定電路中的FET 204的源極?漏極電阻來進行振蕩電路的振蕩輸出的切換和調整。根據本實施例,解決了RTD振蕩電路的輸出調制期間諸如頻率的振蕩特性不穩定的常規未解決的問題。作為本實施例的修改形式,可利用下述構造,在該構造中,如圖4A所示,HBT 504用作包括電流源505的穩定電路503的可變電阻器,并且等離子體振子波導用作諧振電路的結構。等離子體振子波導是如下這樣的諧振結構,在該諧振結構中,如圖5所示,RTD 501和電介質層508被兩個電極511和512夾在中間。該結構適合于提升本實施例的振蕩電路500的輸出功率。可替換地,多個RTD 501可周期性地設置在諧振結構內。在這樣的結構中,包括RTD 501的層和包括HBT 504的層通過金屬接合轉印到基板530。這里,電極522、電極525和電極526(與電流源505連接)是分別從HBT 504的集電極電極、發射極電極和基極電極(未示出)引出的電極。HBT 504的發射極接地。
如上所述的這樣的構造實現具有高輸出并且易于調整和切換其輸出的振蕩電路500。另外,作為本實施例的另一種修改形式,可應用下述構造,在該構造中,如圖4B所示,用作可變電阻器的FET 604(其基極與電壓源605連接)和作為非線性元件的肖特基勢壘二極管606并聯設置作為分流電阻器。在這種情況下,實現功耗甚至更低的振蕩電路600。例如,就三端子器件而言,可利用HFET、MOSFET、JFET和IGBT之一作為可變電阻器。另外,可使用如下之一作為電阻改變材料:即,使用利用非易失性記錄能力的材料的可變電阻器(諸如TMR(隧道磁控電阻器));其電阻變化由電脈沖引起的鈣鈦礦材料;具有其電阻隨應變而改變的應變電阻效果的材料。可使用任何可變電阻器,只要可通過將電信號、光或熱量輸入到電阻元件來調整其電阻即可。如圖2A所示,電阻通過來自調整器件的輸入信號而被調整。如果如圖2B所示,振蕩電路設有多個分流電阻器和開關,則可利用使用通過靜電引力工作的致動器的MEMS開關和組合使用FET和二極管的切換電路之一。
在本實施例中,由在InP基板上生長的InGaAs/InAlAs以及InGaAs/AlAs制成的三勢壘諧振隧穿二極管被描述為RTD 201。然而,本實施例不限于這些結構和材料系統。即使對于結構和材料的其它組合,也可提供本實施例的半導體元件。例如,可使用具有雙勢壘量子阱結構的諧振隧穿二極管和具有包括四個或更多個勢壘的多勢壘量子阱的諧振隧穿二極管之一。另外,可使用選自由以下構成的組的材料的組合作為材料系統:形成在GaAs基板上的GaAs/AlGaAs、GaAs/AlAs或InGaAs/GaAs/AlAs;形成在InP基板上的InGaAs/AlGaAsSb;形成在InAs基板上的InAs/AlAsSb或InAs/AlSb;和形成在Si基板上的SiGe/SiGe。根據所希望的頻率等,可適當地從由這些結構和材料構成的組中選擇結構和材料。應指出,在本實施例中,基于載流子是電子的假設進行了論述。然而,本實施例不限于這種情況,而是還可應用使用電子空穴的振蕩電路。然而,在這種情況下,電路元件的極性需要對調。另外,可根據使用目的選擇基板230和530的材料。因此,可使用半導體基板,諸如硅基板、砷化鎵基板、砷化銦基板、磷化鎵基板和氮化鎵基板之一。可替換地,還可使用玻璃基板、陶瓷基板和樹脂基板之一。上述結構可通過使用現存的半導體工藝來形成。
工業實用性
本發明涉及用于產生電磁波(特別地,太赫茲波)的具有負電阻元件的振蕩電路。該振蕩電路可用作例如斷層攝影(薄層照相)裝置、光譜檢測裝置或無線電通信設備的光源部分。
盡管已參照示例性實施例對本發明進行了描述,但是應該理解本發明不限于所公開的示例性實施例。以下權利要求的范圍應被給予最廣泛的解釋,以涵蓋所有這樣的修改以及等同結構和功能。
本申請要求2009年9月7日提交的日本專利申請No.2009?205671的優先權,該日本專利申請的全部內容特此通過引用并入本文。

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