日本東京工業大學量子納米電子研究中心淺田雅洋教授的研究室開發出了可在室溫下工作、基本振蕩頻率為1.42THz的共振隧穿二極管(RTD)元件,并在2013年12月16日于日本東北大學舉行的電子元器件研究會(ED)上發布。
RTD是有一個量子勢阱的雙端量子器件。這種量子勢阱可利用半導體制作兩個間隔數nm距離的能障形成。RTD中,根據量子勢阱中形成的量子能級的不同,I-V特性會出現微分負阻區域。在該區域,由于交流電場被放大,通過與LC電路等組合,可以形成振蕩電路。
淺田教授的研究室開發的元件由在室溫下以1.42THz電磁波為基本振蕩頻率進行振蕩的RTD和縫隙天線組合而成。在2012年夏季時,淺田研究室的RTD元件的基本振蕩頻率還是1.08THz,但2012年9月就發布了1.31THz的元件。此次又發布了振蕩頻率為1.42THz的元件。
此次的元件有三大改進點:(1)縮小了兩個能障之間的間隔;(2)優化了二極管的集電極勢壘與電極之間的距離;(3)在發射極勢壘的前面形成了很小的能障。前兩點產生了縮短電子轉移時間、提高振蕩頻率的效果,第三點帶來了降低工作電壓的效果。
頻率稍高于佳能的RTD元件
此前,RTD元件振蕩頻率的最高值是佳能2013年5月20日在論文中公布的1.40THz。此次東工大發布的元件頻率比這一數值稍高。東工大及佳能在最近1年左右的時間里,大幅提高了原來一直停留在1.1THz的RTD元件基本振蕩頻率,填補了被稱為“THzGap”的振蕩元件頻率范圍空白。