謝辞
本研究の機会を与えていただくとともに、本研究を遂行するにあたり、終始ご指導ご鞭 撻を賜りました尾辻泰一教授に深く感謝いたします。
本論文をご審査頂き、かつ熱心なご討論を頂きました横山弘之教授、上原洋一教授に深 く感謝致します。
本論文をご審査頂くとともに、日頃、懇切なご指導ご助言を頂いた末光哲也准教授に深 く感謝いたします。
本研究全般にわたり、懇切なご指導ご助言を頂いたMEZIANI Yahya Moubarak助教に 深く感謝いたします。
本研究において、研究対象となるプラズモン共鳴型テラヘルツエミッター素子の共同発 明者でもあり、電子輸送特性の数値解析で全面的にご指導ご協力ご尽力を賜りました北海 道大学量子集積エレクトロニクス研究センター佐野栄一教授に深く感謝いたします。
本研究を遂行するにあたり、共同で実験に取り組んで頂いた東北大学電気通信研究所尾 辻・末光研究室 窪田健太郎氏、陳海博氏に深く感謝致します。共に学んだ同期の半田大 幸氏、細野洋平氏に深く感謝致します。熱心な議論をしていただいた西村拓也氏、姜顯澈 氏に深く感謝致します。研究室旅行やスポーツイベントなど共に楽しんだ津田祐樹氏、堀 池恒平氏、馬籠伸紘氏、福田俊介氏、溝口貴裕氏に深く感謝致します。充実した研究生活 を共にした石橋拓真氏、宇野智博氏、小泉彰氏に深く感謝致します。学部時代共に学んだ 菅原崇永氏、宮下達也氏に深く感謝致します。また、事務手続き等で色々とお世話になり ました濵田恵氏に深く感謝致します。
本論文をまとめるにあたり、尾辻・末光研究室の平成18年度までの卒業研究成果が大変 有益となりました。研究成果を提供して頂いた先輩諸氏に深く感謝いたします。そして、
これまで共に学び議論した尾辻・末光研究室の皆様に深く感謝いたします。
最後に、私事ながら有意義な学生生活をここまで支えてくれた家族に深く感謝致します。
参考文献
[1] “テラヘルツ光源,” テラヘルツ技術, テラヘルツテクノロジー編動向調査委員会,
pp.9-28, オーム社, 東京, 2006.
[2] K. Ohtani, K. Fujita and H. Ohno, “InAs quantum cascade lasers based on coupled quantum well structures,” Jpn. J. Appl. Phys., vol.44, no.4B, 2005, pp.2572-2574, Apr. 2005.
[3] N. Orihahsi, S. Hattori, S. Suzuki and M. Asada, “Experimental and theoretical characteristics of sub-terahertz and terahertz oscillations of resonant tunneling diodes integrated with slot antennas,” Jpn. J. Appl. Phys., vol.44, no.11, pp.7809-7815, Nov. 2005.
[4] K. Kawase, J. Shikata, H. Ito, “Terahertz wave parametric source,” J. Phy. D: Appl.
Phys., vol.35, no.3, pp.R1-R14, Jan. 2002.
[5] N. Kida, M. Tonouchi, “Terahertz radiation from magnetoresistive Pr0.7Ca0.3MnO3
thin films,” Appl. Phys. Lett., vol.78, iss.26, pp.4115-4117, June 2001.
[6] A. J. Fitzgerald, E. Berry, N. N. Zinovev, G. C. Walker, M. A. Smith and J. M.
Chamberlain, “An introduction to medical imaging with coherent terahertz frequency radiation,” Phys. Med. Biol., vol.47, no.7, pp.R67-R84, Mar. 2002.
[7] K. Kawase, Y. Ogawa, Y. Watanabe and H. Inoue, “Non destructive terahertz imaging of illicit drugs using spectrral fingerprints,” Opt. Express, vol.11, no.20, pp.2549-2554, Oct. 2003.
[8] D. M. Mittleman, R. H. Jacobsen and M. C. Nuss, “T-ray imaging,” IEEE J. Select.
Topics Quantum Electron., vol.2, no.3, pp.679-691, Sept. 1996.
[9] S. P. Mickan and X. -C. Zhang “T-ray sensing and imaging,” Int. J. of High Speed Electronics and Systems, vol.13, no.2, pp.601-676, June 2003.
[10] M. Dyakonov and M. Shur, “Shallow water analogy for a ballistic field effect transistor: New mechanism of plasma wave generation by DC current,” Phys. Rev.
Lett. vol.71, no.15, pp.2465-2468, Oct. 1993.
[11] M. Dyakonov and M. Shur, “Detection, mixing, and frequency multiplication of terahertz radiation by twodimensional electron fluid,” IEEE Trans. Electron
Devices, vol.43, no.3, pp.380-387, Mar. 1996.
[12] M. Shur and M. Dyakonov, “Two dimensional electrons in field effect transistors,”
Int. J. High Speed Electron. Syst., vol.9, no.1, pp.65-99, Mar. 1998.
[13] T. Otsuji, M. Hanabe, T. Nishimura and E. Sano, “A grating-bicoupled plasma-wave photomixer with resonant-cavity enhanced structure,” Opt. Express, vol.14, no.11, pp.4815-4825, May 2006.
[14] S. A. Mikhailov, “Plasma instability and amplification of electromagnetic waves in low-dimensional electron systems,” Phys. Rev. B, vol.58, no.3, pp.1517-1532, July 1998.
[15] J. A. Valdmanis and G. Mourou, “Subpicosecond electrooptic sampling: principles and applications,” IEEE J. Quantum Electron.,” vol.QE-22, no.1, pp.69-78, Jan.
1986.
[16] 石橋, “電気光学サンプリングによる高時間分解能テラヘルツ帯電磁波計測技術の研
究,” 九州工業大学平成17年度修士学位論文, Feb. 2006.
[17] G.C.Cho, W.Kutt, and H.Kurz,”Subpicosecond Tim-Resolved Coherent-Phonon Oscillations in GaAs,” Phys. Rev. Lett., Vol. 65, No. 6, pp.764-766, 1990.
[18] 松岡暢, “テラヘルツ帯電磁波計測のための電気光学サンプリングシステムに関する研
究,” 九州工業大学大学院情報工学研究科平成14年度修士論文, 2003.
[19] unpublished. （北海道大学佐野栄一教授の数値解析結果より）
[20] R.E. Miles et al. , Terahertz Sources and Systems, Kluwer Academic Publishers, pp.
187-207, Netherlands. 2001.
国内研究会等の発表論文
[1] 半田, 金子, 花辺, メチアニ, 尾辻，佐野, “2次元プラズモン共鳴型エミッターからの インパルス光励起による室温テラヘルツ電磁波放射,” 2007年春季第54回応用物理学 関係連合講演会, Kanagawa, Japan, Mar. 2007. (accepted for presentation)
[2] 花辺, 金子, メチアニ, 尾辻, 佐野, “縦型共振器構造を有するInGaP/InGaAs/GaAsプ ラズモン共鳴フォトミキサーにおける室温テラヘルツ帯電磁波放射,” 電子情報通信 学会技術研究報告（信学技報）, vol.106, no.43, pp.83-88, Tokyo, Japan, Dec. 2006.
[3] 尾辻, 花辺, メチアニ, 金子, 佐野, “新構造InGaP/InGaAs/GaAs プラズモン共鳴型 フォトミキサーによる室温テラヘルツ電磁波放射,” 2006 年電子情報通信学会ソサエ ティ大会講演論文集, no.C-10-7, pp.48-48, Ishikawa, Japan, Sept. 2006.
[4] 金子, 花辺, メチアニ, 尾辻, 佐野, “二重回折格子ゲートを有するヘテロ構造トラン ジスタの光電子励起テラヘルツ帯プラズモン共鳴,” 2006年秋季第66回応用物理学会 学術講演会講演予稿集, pp.1262-1262, Shiga, Japan, Aug. 2006.
付録 A ： 試作デバイスリスト
プラズモン共鳴型エミッターのパラメータリストを次ページの表A.1に示す。
デバイス名の項では、図A.1に示した区画を基本単位とし、左列上より1-1、1-2、・・・
右列上より5-1、5-2、・・・と命名している。
種別の項では、通常のプラズモン共鳴エミッター構造をタイプA、G1、G2ゲート電極が 1周期分しか存在しない（G2-G1-G2）共鳴エミッター構造をタイプB、ゲートが一種類（G1 のみ）しか存在しない通常HEMT構造をタイプCとして示している。タイプCでは、通 常HEMT構造とは別に、SOLT（Short-Open-Load-Through）測定用にソース・ドレイン・
ゲート短絡（Short）デバイス、ソース・ドレイン・ゲート開放（Open）デバイス、ソー ス・ドレイン接続（Through）デバイスを準備している。Loadデバイスは今回準備してい ない。
デバイスパラメータの項に挙げられているパラメータ群を図A.2に示す。Lg1はG1ゲー ト長、dgはG1・G2ゲート間距離、Lg2はG2ゲート長、Lgratingは格子ゲート領域長（ソー ス・ドレイン方向）、Wgratingは格子ゲート領域幅（G1ゲート・G2ゲート方向）をそれぞれ 示している。
図A.1
図A.2： デバイスパラメータ