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1、10申请公布号CN102362428A43申请公布日20120222CN102362428ACN102362428A21申请号201080013047122申请日20100323200907940220090327JP200929102520091222JPH03B7/1420060171申请人佳能株式会社地址日本东京72发明人小山泰史关口亮太74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人李颖54发明名称振荡器57摘要振荡器包括被构建为使得电介质被插入第一和第二导体之间并且使得第一和第二导体与共振隧道二极管电连接的共振器部分；被构建为使得电介质被插入第一和第二导体之间的电。
2、容器部分；被配置为相互并联地电连接共振器部分和电容器部分的线路部分；和被配置为相互电连接第一和第二导体的电阻器部分。共振器部分的第一位置和电容器部分的第二位置通过线路部分相互连接，使得第一位置和第二位置在比在共振器部分中共振的电磁波的波长大的波长范围中在电气上基本相互等价。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011092286PCT申请的申请数据PCT/JP2010/0020192010032387PCT申请的公布数据WO2010/109841EN2010093051INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图6页CN102362446A1/。
3、2页21一种用于使电磁波振荡的振荡器，包括共振器部分，包含共振隧道二极管、与共振隧道二极管接触的电介质、以及第一导体和第二导体，所述共振器部分被构建为使得所述电介质被插入第一导体和第二导体之间并且使得第一导体和第二导体与共振隧道二极管电连接；电容器部分，被构建为使得所述电介质被插入第一导体和第二导体之间；线路部分，被配置为使所述共振器部分和所述电容器部分相互并联地电连接；以及电阻器部分，被配置为使得第一导体和第二导体相互电连接；其中，所述共振器部分的第一位置和所述电容器部分的第二位置通过所述线路部分而相互连接，使得所述第一位置和所述第二位置在比在所述共振器部分中共振的电磁波的波长大的波长范围中。
4、在电气上基本相互等价。2根据权利要求1的振荡器，其中，所述共振器部分包含第一电极、第二电极、以及插入第一电极和第二电极之间的第一电介质，其中，所述电容器部分包含第三电极、第四电极、以及插入第三电极和第四电极之间的第二电介质，以及其中，所述共振器部分的第一电极上的第一位置和所述电容器部分的第三电极上的第二位置通过所述线路部分而相互连接。3根据权利要求1或2的振荡器，其中，在所述共振器部分中共振的电磁波是驻波，以及其中，所述第一位置是由所述共振隧道二极管产生的电磁波的驻波的节点在所述共振器部分中所位于的位置。4根据权利要求13中的一项的振荡器，其中，当是在所述共振器部分中共振的电磁波的波长时，所述。
5、线路部分的长度等于或接近于2M1/4，这里，M是自然数。5根据权利要求14中的一项的振荡器，其中，当是在所述共振器部分中共振的电磁波的波长并且是比小的波长时，所述线路部分的长度或另一个线路部分的长度等于或接近于N/2，这里，N是自然数。6根据权利要求25中的一项的振荡器，其中，所述电阻器部分被设置在所述电容器部分中的第三电极的外周处。7根据权利要求26中的一项的振荡器，其中，所述电容器部分中的第三电极被布置为沿设置所述共振器部分的平面包围所述共振器部分中的第一电极。8根据权利要求17中的一项的振荡器，其中，多个线路部分被设置。9根据权利要求8的振荡器，其中，所述多个线路部分关于所述共振器部分被。
6、相互对称地布置。10根据权利要求19中的一项的振荡器，还包括电源，被配置为向所述共振隧道二极管施加电压；以及权利要求书CN102362428ACN102362446A2/2页3馈线，被配置为使所述电源与所述第二位置电连接。11根据权利要求110中的一项的振荡器，其中，所述电磁波是太赫兹波，以及其中，所述共振器部分包含用于使所述太赫兹波振荡的贴片天线。12一种用于使太赫兹波振荡的振荡元件，包括共振器部分，包含通过子带之间的载流子跃迁而产生太赫兹波的活性层、与所述活性层电接触的第一导体和第二导体、以及被插入第一导体和第二导体之间并且与所述活性层接触的电介质；电容器部分，被构建为使得所述电介质被插入。
7、第一导体和第二导体之间；线路部分，被配置为使所述共振器部分和所述电容器部分相互并联地电连接；以及电阻器部分，被配置为使第一导体和第二导体相互电连接，其中，所述共振器部分的第一位置和所述电容器部分的第二位置通过所述线路部分而相互连接，使得所述第一位置和所述第二位置在比在所述共振器部分中共振的太赫兹波的波长大的波长范围中在电气上基本相互等价。权利要求书CN102362428ACN102362446A1/10页4振荡器技术领域0001本发明涉及包含产生电磁波的共振隧道二极管RESONANTTUNNELINGDIODE，RTD的振荡器。背景技术0002共振隧道二极管RTD是产生在30GHZ30THZ的。
8、频率范围中的电磁波在本说明书中被称为太赫兹波的电流注入型的太赫兹振荡器的例子。RTD能够使用基于半导体量子阱结构中的子带之间的电子跃迁的电磁波增益在室温产生太赫兹波。0003专利文献1日本专利公开NO2007124250公开了通过在半导体基板上堆积ACCUMULATE由双势垒DOUBLEBARRIERRTD构成的活性层和平面狭缝天线共振器而形成的太赫兹振荡器。该振荡器在RTD的电流电压IV特性中的微分负阻NEGATIVEDIFFERENTIALRESISTANCE的范围中通过受激发射STIMULATEDEMISSION而产生电磁波。0004对于包含所述RTD的太赫兹振荡器，公知的是发生偏压电路。
9、中的寄生振荡。所述寄生振荡是在太赫兹频带FREQUENCYBAND中除了由共振器的结构所确定的希望的共振频率以外的频率处的振荡。因此，寄生振荡导致希望的共振频率处的振荡输出的减少。0005因此，非专利文献1IEEEMICROWAVEANDGUIDEDWAVELETTERS，VOL5，NO7，JULY1995，PP219221公开了在偏压电源和RTD之间布置稳定化电路的方法。所述稳定化电路包括与RTD并联地布置的电阻器和电容器，并且用于减少共振频率以外的所有频率处的共振电路的阻抗。所述稳定化电路位于与RTD相距/4是与太赫兹频率范围中的希望的共振频率对应的波长之内的位置。0006专利文献1还公开。
10、了包括具有铋BISMUTH电阻器的结构的并联电阻器和具有金属绝缘体金属METALINSULATORMETAL，MIM分层结构的并联电容器的稳定化电路。这些部件与RTD和狭缝天线共振器一起被集成在同一基板上，以产生太赫兹频率范围中的振荡。0007专利文献2日本专利公开NO2006101495公开了在同一基板上集成RTD和微带共振器包含两个导体和插入两个导体间的电介质的共振器的太赫兹振荡器。0008引文列表0009专利文献0010专利文献1日本专利公开NO20071242500011专利文献2日本专利公开NO20061014950012非专利文献0013非专利文献1IEEEMICROWAVEAND。
11、GUIDEDWAVELETTERS，VOL5，NO7，JULY1995，PP219221发明内容说明书CN102362428ACN102362446A2/10页50014此外，在专利文献2中公开的太赫兹振荡器中，可以设置在非专利文献1中公开的包含并联电阻器和并联电容器的稳定化电路以抑制寄生振荡。0015但是，根据专利文献2，如果稳定化电路直接位于与RTD相距/4的位置内，那么共振器的结构将被改变。因此，存在振荡输出水平LEVEL将被减小的风险。另外，还存在辐射电磁波的图案将被干扰DISTURB的风险。0016鉴于上述问题，本发明提供这样的太赫兹振荡器在该太赫兹振荡器中，集成了RTD和诸如微带的。
12、共振器，并且该太赫兹振荡器可产生太赫兹频率范围中的稳定振荡。0017根据本发明的实施例，一种用于使电磁波振荡的振荡器包括共振器部分，包含共振隧道二极管、与共振隧道二极管接触的电介质以及第一和第二导体，该共振器部分被构建为使得电介质被插入第一和第二导体之间并且使得第一和第二导体与共振隧道二极管电连接；电容器部分，被构建为使得电介质被插入第一和第二导体之间；线路部分，被配置为使得共振器部分和电容器部分相互并联地电连接；以及电阻器部分，被配置为使得第一和第二导体相互电连接。共振器部分的第一位置和电容器部分的第二位置通过线路部分而相互连接，使得第一位置和第二位置在比在共振器部分中共振的电磁波的波长大的。
13、波长范围中在电气上基本相互等价。0018根据本发明的另一实施例，一种用于使太赫兹波振荡的振荡元件包括共振器部分，包含通过子带之间的载流子跃迁CARRIERTRANSITION而产生太赫兹波的活性层、与活性层电接触的第一和第二导体、以及被插入第一和第二导体之间并且与活性层接触的电介质；电容器部分，被构建为使得电介质被插入第一和第二导体之间；线路部分，被配置为使得共振器部分和电容器部分相互并联地电连接；以及电阻器部分，被配置为使得第一和第二导体相互电连接。共振器部分的第一位置和电容器部分的第二位置通过线路部分而相互连接，使得第一位置和第二位置在比在共振器部分中共振的电磁波的波长大的波长范围中在电气。
14、上基本相互等价。0019如上所述，在根据本发明的振荡器中，共振器部分的第一位置和电容器部分的第二位置通过线路部分而相互连接。所述连接被设置为使得第一和第二位置在比在共振器部分中共振的电磁波的波长大的波长范围中在电气上基本相互等价。0020该结构与在共振器部分上直接布置稳定化电路的结构基本上等价。因此，可以在比共振波长大的波长范围中在比共振频率低的频率范围中抑制寄生振荡。因此，可以提高太赫兹频率范围中的振荡输出的稳定性。附图说明0021图1A是根据实施例的振荡器的截面图。0022图1B是示出与根据实施例的振荡器等价的电路的示意图。0023图1C是示出根据另一实施例的振荡器的结构的示意图。0024。
15、图2A是示出第一例子的外示图EXTERNALVIEW。0025图2B是沿线IIBIIV切取的图2A的截面图。0026图3A是示出导纳ADMITTANCE分析的例子的曲线图。0027图3B是示出导纳分析的结果的例子的另一曲线图。0028图4A是示出根据第一例子的振荡器的变更例的外示图。说明书CN102362428ACN102362446A3/10页60029图4B是示出根据第一例子的振荡器的另一变更例的外示图。0030图5A是示出根据第二例子的振荡器的示意图。0031图5B是沿线VBVB切取的图5A的截面图。0032图6A是示出根据第一例子的振荡器的另一变更例的示意图。0033图6B是示出根据第。
16、一例子的振荡器的另一变更例的示意图。具体实施方式0034将参照图1A1C来描述根据实施例的振荡器。图1A是根据实施例的振荡器的截面图。图1B是示出与根据实施例的振荡器等价的电路的示意图。图1C是示出根据另一实施例的振荡器的结构的示意图。根据本发明的振荡器或振荡元件的结构不限于以下描述的结构。振荡器包括共振器部分12。共振器部分12被构建如下。共振器部分12包含用于产生电磁波的共振隧道二极管RTD11。根据本发明，作为RTD的替代，当然可以使用诸如GUNN二极管的负阻NEGATIVERESISTANCE器件作为产生电磁波特别是太赫兹波的活性层。作为替代方案，根据本发明，可以使用通过子带之间的载流。
17、子跃迁而产生电磁波的活性层例如，量子级联激光器QUANTUMCASCADELASERS作为产生电磁波特别是太赫兹波的活性层。共振器部分12还包含电介质14，该电介质14与共振隧道二极管RTD11接触。共振器部分12具有电介质14被插入第一导体16和第二导体17之间的结构。第一导体16和第二导体17与共振隧道二极管RTD11电连接。如后面将参照图1C详细描述的那样，共振器部分12可被构建为使得第一电介质108被插入第一电极106和第二电极107之间。0035RTD11在其电流电压特性中具有微分负阻。被插入第一导体16和第二导体17之间的电介质14具有基于第一导体16和第二导体17之间的距离及其截。
18、面面积而确定的电容C。电介质14还具有基于第一导体16和第二导体17的长度而确定的电感L。RTD11和共振器部分12相互并联地电连接。共振电路由RTD11、电容C和电感L形成。0036上述的电磁波可以是在30GHZ30THZ的频率范围中的电磁波。在本说明书中，这样的电磁波也被称为太赫兹波。0037振荡器还包括电容器部分19。电容器部分19具有电介质14被插入第一导体16和第二导体17之间的结构。被插入第一导体16和第二导体17之间的电介质14具有基于第一导体16和第二导体17之间的距离及其截面面积而确定的电容。如后面将参照图1C详细描述的那样，电容器部分19可被构建为使得第二电介质113被插入。
19、第三电极111和第四电极112之间。0038振荡器还包括线路部分13。线路部分13被构建为使得共振器部分12和电容器部分19相互并联地电连接。0039电阻器部分24被设置为与电容器部分19电气并联。电阻器部分24与第一导体16和第二导体17电连接。0040共振器部分12的第一位置31端口1和电容器部分19的第二位置32端口2通过线路部分13而相互连接。所述连接被设置为使得第一位置31和第二位置32在比在共振器部分12中共振的电磁波驻波STANDINGWAVE的波长大的波长范围中在电气上相互等价。该结构基本上与在共振器部分上直接布置稳定化电路的结构等价。说明书CN102362428ACN1023。
20、62446A4/10页70041因此，可以在比共振波长大的波长范围中在比共振频率低的频率范围中抑制寄生振荡。因此，可以提高太赫兹频率范围中的振荡输出的稳定性。另外，在根据本发明的实施例的振荡器中，可通过调整线路部分13的长度和电容器部分19的电容来调整可产生振荡的频率范围。0042如后面将参照图1C详细描述的那样，共振器部分12中的第一电极106上的第一位置31和电容器部分19中的第三电极111上的第二位置32可通过线路部分13而相互连接。0043线路部分13可以是/4线。/4线是具有基本上等于/4的长度的线，这里，是在共振器部分12中共振的共振电磁波驻波的波长。可以是与希望的振荡频率对应的波。
21、长。在线路部分13是/4线的情况下，线路部分13可与共振器部分12在其任意的位置处连接。第一位置31端口1可位于在共振器部分12中共振的驻波的节点NODE处。在这种情况下，线路部分13的长度可被设为任意的长度。0044如在以下参照图1C描述的实施例中那样，可通过不同的导体第一电极106、第三电极111和线103构成第一导体16。因此，第一导体16不被特别地限制，只要第一导体16在共振器部分12、电容器部分19和线路部分13之间是电气均匀的即可。电阻器部分24优选地被设置在电容器部分19中的第三电极111的外周处。电容器部分19中的第三电极111可被构建为沿设置共振器部分12的平面包围共振器部分。
22、12中的第一电极106。另外，可设置多个线路部分13，并且可关于共振器部分12相互对称地布置这些线路部分13。另外，可设置向RTD11施加电压的电源25和电连接电源25与第二位置32的馈线FEEDERLINE114。共振器部分12可包含贴片天线PATCHANTENNA。以下将参照图1C详细地描述这些结构。作为将电磁波辐射到空间中的替代，根据本发明的振荡器也可被构建为使得该振荡器产生电磁波作为高频信号。0045将参照图1C描述根据另一实施例的振荡器100。该振荡器100主要包括RTD101、共振器102、线103、稳定化电路104和偏压电源105。0046在根据本实施例的振荡器100中，共振器1。
23、02包含两个电极和被插入两个电极之间的电介质。共振器102中的第一电极106和电容器部分109中的第三电极111在共振器102中共振的驻波的节点处通过线103而相互连接。因此，在第三电极111上出现在比共振波长大的波长范围中在电气上与第一电极106上的端口1等价的端口2。并联电阻器部分110与端口2连接。这基本上与稳定化电路104接入到端口1中的状态等价。由于设置了线103，因此，稳定化电路104不导致在共振器102中共振的驻波的损失。首先，将描述共振器102共振器部分12。共振器102包含第一电极106、第二电极107和第一电介质108。第一电介质108被插入第一电极106和第二电极107之。
24、间，并且，第一电介质108中的电磁波形成驻波。RTD101例如被设置在第一电介质108中，并且与第一电极106和第二电极107电连接，使得偏压被提供。电极106和107可由导电板CONDUCTIVEPLATE良好的导体构成，并且希望由金属板构成。0047稳定化电路104包含电容器部分109电容器部分19和并联电阻器部分110电阻器部分。电容器部分109包含第三电极111、第四电极112和第二电介质113。第二电介质113被插入第三电极111和第四电极112之间，并且，电容器部分109具有金属绝缘体金属MIM电容器结构，其中在所述金属绝缘体金属MIM电容器结构中，金属说明书CN102362428。
25、ACN102362446A5/10页8层、电介质层和金属层依次被层叠在一起。希望电容器部分109的电容尽可能地大。因此，第二电介质113可由具有高的介电常数和小的厚度的材料制成。第二电极107和第四电极112具有相同的静电电势，并且在本实施例中接地。并联电阻器部分110是在电流电压特性中具有线性或非线性电阻特性的电阻器。并联电阻器部分110的一端与第三电极111连接，其另一端接地。偏压电源105电源25的一端通过馈线114与第三电极111连接，其另一端接地。0048为了向RTD101供给偏压，需要连接偏压电源105与共振器102中的第一电极106。在这种情况下，要求不在共振器102中的共振电磁。
26、场中导致损失，并且不出现对于辐射的电磁波的图案的干涉INTERFERENCE。非专利文献1公开了在RTD101和偏压电源105之间设置并联电容器和并联电阻器的稳定化电路的结构。0049根据本实施例的振荡器，通过用线103相互电连接共振器102和电容器部分109来满足上述要求。线103的一端与第一电极106上的定位在共振器102中共振的电磁场中的驻波的节点的端口1连接。线103的另一端与电容器部分109的第三电极111上的端口2连接。0050线103的长度L可以为/4/4线。在这种情况下，可以有效地减少来自天线共振器的高频波的泄漏。另外，可以减少RTD101的串联电阻成分。0051这可以从端口1。
27、的导纳Y11来理解，端口1的导纳Y11可被计算如下。0052式10053Y11Y103Y22JY103TANL/Y103JY22TANL10054在上式中，是2/，Y103是线103的特性导纳。端口2的导纳Y22可被确定为电容器部分109和并联电阻器部分110的组合导纳。根据式1的解，端口1和端口2在比共振波长大的波长范围中基本在电气上相互等价，并且，该结构与稳定化电路104与端口1连接的结构基本上等价。从图3A所示的分析结果的例子可以清楚地看出，当线103的长度L例如正好等于/4时，Y11最小。因此，不因稳定化电路104在共振器102中的共振电磁场中导致损失。在这种情况下，不需将损失水平减至。
28、零，只要损失水平小于或等于一定的水平即可。因此，线103的长度L可被设为接近/4的长度。除了/4以外，长度L还可被设为通过将/4乘以2M1这里，M是自然数而获得的3/4、5/4等。另外，如果端口1位于在共振器102中共振的电磁场中的驻波的节点处，那么线103的长度可被设为任意长度。例如，当长度L被设为约2/2时，高频处的寄生振荡可被抑制。这里，是驻波的波长，并且，2是在共振器102中共振的电磁波的波长，并且满足2。除了2/2以外，长度L还可被设为通过将2/2乘以NN是自然数而获得的2、32/2等。线103的宽度被设定为使得线103的特征阻抗可增加，并且，线103不用作RTD101的大的串联电阻。
29、。0055在比共振波长大的波长范围中，由于电容器部分109，端口2被扩展到第三电极111的整个区域。因此，在本实施例中，例如，并联电阻器部分110和馈线114可在第三电极111上的任意位置处与第三电极111连接。如果并联电阻器部分110和馈线114可被布置在第三电极111上的任意位置处，那么可以容易地在振荡器100中布置稳定化电路104和来自偏压电源105的引线。0056根据非专利文献1，并联电阻器的电阻可等于或稍小于微分负阻的绝对值。更具体说明书CN102362428ACN102362446A6/10页9而言，该电阻可被设为几欧姆到几十欧姆。为了从诸如金属或合金的相对稳定的电阻器获得这样的电。
30、阻，以几十到几百微米的量级设定所述电阻器的尺寸。因此，并联电阻器的尺寸接近共振器102的尺寸以100微米的量级。如果并联电阻器部分110被设置在RTD101附近，那么具有存在以下这样的情况的高的可能性将出现对于辐射电磁波的图案的干涉。由于并联电阻器的电阻较低，因此，当电流在振荡操作中流过其中时，并联电阻器发热。因此，如果并联电阻器部分110被设置在RTD101附近，那么存在RTD101的特性将因为热而改变的可能性。另外，由于部件的规模SCALE，难以在使共振器102中的共振电磁场中的损失最小化的同时直接连接共振器102和用于供给偏压的引线。但是，在振荡操作中，必须从偏压电源105向用作振荡源的。
31、RTD101供给偏压。0057在根据本实施例的振荡器100中，共振器102和电容器部分109通过线103而相互连接，使得并联电阻器部分110和馈线114的连接点可扩展到第三电极111的整个区域。这允许实现不导致对于辐射电磁波的图案PATTERN的干涉的通用VERSATILE布局。例如，即使当并联电阻器部分110较大并具有较低的电阻时，并联电阻器部分110也可在远离RTD101的位置被布置在第三电极111的外周处。作为结果，可以在不导致RTD101被热影响的情况下抑制寄生振荡，并且，可以提高振荡操作的稳定性。0058因此，根据本实施例的振荡器100的结构，虽然共振器由两个电极和电介质构成，但是，。
32、可以在使共振电磁场的损失和对于辐射的电磁波的图案的干涉最小化的同时设置稳定化电路104。因此，可从偏压电源105向共振器102中的RTD101供给偏压，并且，可通过稳定化电路104抑制寄生振荡。作为结果，本实施例的振荡器100能够在太赫兹范围中执行振荡操作。0059共振器102可被整形SHAPE，使得第三电极111包围第一电极106。作为替代方案，电容器部分19中的第一导体16的一部分可被布置为沿设置共振器部分12的平面包围共振器部分12中的第一导体16的一部分。在这种情况下，可以在整形后的状态中从共振器发射电磁波。0060另外，可以设置多个线103线路部分13，并且，可以沿左右方向关于共振器。
33、102相互对称地布置这些线103。共振器102不被特别限制，只要共振器102包含两个电极和设置在其间的电介质即可。例如，可以使用微带共振器、贴片天线等。0061例子0062现在将详细描述本发明的例子。0063第一例子0064将参照图2A4B描述根据第一例子的振荡器。图2A是示出第一例子的外示图。图2B是示出第一例子的截面图。图3A和图3B是示出根据第一例子的振荡器的导纳分析的结果的例子的曲线图。图4A和图4B是示出第一例子的变更方式的外示图。0065现在将描述根据第一例子的振荡器200的结构。根据第一例子的振荡器200是在基板230上形成的太赫兹振荡器，并且主要由RTD201、贴片天线共振器2。
34、02、线203A和203B、MIM结构209、以及铋电阻器210构成。0066RTD201具有三势垒量子阱结构。0067第一势垒层ALAS，13NM0068第一量子阱层INGAAS，76NM说明书CN102362428ACN102362446A7/10页100069第二势垒层INALAS，26NM0070第二量子阱层INGAAS，56NM0071第三势垒层ALAS，13NM0072第一量子阱层、第二势垒层和第二量子阱层由与INP100表面晶格匹配LATTICEMATCHED的INGAAS/INALAS未示出制成。第一势垒层和第三势垒层由不与INP晶格匹配的ALAS制成。第一和第三势垒层比临界膜。
35、薄，并且用作高能量势垒。三势垒量子阱结构被由非掺杂的INGAAS制成的隔离SPACER层未示出和由NINGAAS制成的电气接触层未示出从上面和下面夹着。另外，这样获得的结构被由重度掺杂的NINGAAS制成的接触层220A和220B从上面和下面夹着。由此，获得RTD201。RTD201具有直径为约2微米的台面MESA结构，并且通过使用氯化杀虫剂CHLORINATEDPESTICIDE的ICPRIE方法来形成。RTD201在其上部分和下部分处与作为上部电极层221的一部分的第一电极206和与接触层220B连接的GND电极207电连接。因此，可向RTD201供给振荡操作所需的偏压。由于光子辅助隧穿T。
36、UNNELING现象，根据第一例子的RTD201提供电流密度为JP280KA/CM2、峰值谷值比约为3、并且微分负阻约为22欧姆的电流电压特性。0073根据第一例子的贴片天线共振器202能够有效地向空间发射太赫兹波，并且，在制造阵列共振器或高输出水平共振器的情况下，贴片天线共振器202的共振器结构是有利的。在贴片天线共振器202中，确定振荡频率的因素包含材料和结构的参数，例如电介质材料的类型和厚度、贴片天线的各边的长度、以及RTD的尺寸和位置。贴片天线共振器202包含第一电极206、GND电极207和电介质层208。电介质层208被插入第一电极206和GND电极207之间，并且，在第一电极20。
37、6和GND电极207之间的电介质中形成驻留的电磁波。第一电极206是上部电极层221的一部分，并且以150微米150微米正方形的图案被形成为导电贴片。RTD201被嵌入电介质层208中，并且被第一电极206和GND电极207从上面和下面夹着。RTD201被设置在沿线IIBIIB从第一电极206的中心位移40微米的位置处，使得在贴片天线共振器202和RTD201之间实现阻抗匹配。0074上部电极层221由通过剥离方法形成的TI/PD/AU20NM/20NM/200NM的金属层构成，并且已知为重度掺杂的NINGAAS上的低电阻欧姆电极。在第一例子中，在上部电极层221中相互一体化地形成第一电极20。
38、6、第三电极211、层部分223A和层部分223B。0075电介质层208由已知为对于高频电磁波的低损失材料的苯并环丁烯BENZOCYCLOBUTENE，BCB制成。电介质层208具有3微米的厚度，并且通过旋涂SPINCOATING和干法蚀刻而形成。电介质层208用于使上部电极层221与GND电极207对于直流相互绝缘。在第一例子中，在电介质层208中相互一体化地形成与图1C所示的共振器102中的第一电介质108、电容器中的第二电介质113以及线103中的电介质未示出对应的那些部件。GND电极207由通过剥离方法形成的TI/PD/AU/TI20NM/20NM/200NM/20NM的金属层构成。。
39、GND电极207与图1C所示的具有相同电势的第二电极107和第四电极112对应，并且GND电极207接地。GND电极207通过由导线接合而形成的GND线225与被布置在例如印刷板227上的GND线226连接。0076在根据第一例子的振荡器200中，具有/2贴片的贴片天线共振器202的振荡频率约为04THZ。线203A和203B是微带线，其中，电介质层208被插入GND电极207与在上说明书CN102362428ACN102362446A8/10页11部电极层221中以一定的图案被形成的层部分223A和223B之间。以12微米75微米矩形的图案即，以作为微带线的线203A和203B关于04THZ。
40、的振荡频率用作/4线的形状来形成层部分223A和223B中的每一个。在第一例子中，层部分223A和223B基本上在其中心位置处与第一电极206连接，使得线203A和203B被设置在与共振电磁场的驻波的节点对应的位置处。由于沿左右方向关于贴片天线共振器202相互对称地布置线203A和203B，因此，可以减少布线电阻。0077MIM结构209与图1C中的电容器部分109对应，并且由第三电极211、GND电极207和电介质层208构成。MIM结构209被形成为使得电介质层208被插入第三电极211和GND电极207之间。第三电极211是上部电极层221的一部分，并且以使得从1,200微米2,000微。
41、米矩形切出300微米300微米正方形的图案被形成以获得几PF的电容。根据MIM结构209的电容和贴片天线共振器202中的天线的形状来适当地设计第三电极211的形状。在如第一例子中那样第三电极211被布置为使得第三电极211沿左右方向关于贴片天线共振器202对称并且使得第三电极211包围贴片天线共振器202的情况下，部件对于从贴片天线辐射的电磁波的图案的不平衡影响可被抑制，并且，电磁波图案可被更适当地整形。0078在第一例子中，铋电阻器并联电阻器210与图1C中的并联电阻器部分110对应。铋电阻器210在其一端处与第三电极211的外周部分连接，并且在其另一端处与GND电极207连接。铋电阻器21。
42、0由作为半金属的铋制成。为了获得20欧姆的电阻，通过剥离方法形成厚度为1微米的200微米200微米铋膜。并联电阻器也可以是由诸如镍铬合金NICKELCHROME的金属、导电树脂等制成的线性电阻器，或者是由半导体制成的非线性电阻器。通过导线接合而形成的馈线214的一端在适当的位置处与第三电极211连接，并且，另一端与印刷板227上的信号线224连接。0079图3A和图3B分别表示上述的第一例子的结构中的端口1和端口2处的导纳Y11和Y22的分析结果。如图3A所示，端口1和端口2在20GHZ或更小的频率范围中相互电气等价。即，在20GHZ或更小的范围内，第一例子的结构与稳定化电路和端口1相连接的结。
43、构等价。另外，由于线203A和203B的长度L为/4，因此，当频率等于振荡频率即，04THZ时，导纳Y11的大小最小并且可被忽略。在如第一例子那样调整线203A和203B的长度L以及MIM结构电容器部分209的电容的情况下，寄生振荡可被抑制的频率范围小于或等于01THZ。这是由于，当频率小于或等于01THZ时，导纳Y11和RTD201中的并联共振电路满足下面的能够抑制寄生振荡的条件寄生振荡抑制条件。0080式20081REYRTDREY11020082在上式中，REYRTD是RTD201的导纳的实部，并且等于负阻的倒数，即，在第一例子中为1/221。从式1可以清楚地看出，随着电容增大，满足寄生。
44、振荡抑制条件的最大频率减小。另外，随着线203A和203B的长度L增大，满足寄生振荡抑制条件的最大频率减小。但是，长度L具有/2的上限。如上所述，根据本发明的振荡器，可以调整可产生振荡的频率范围和要抑制振荡的频率范围。0083在图2A和图2B所示的振荡器200中，从偏压电源205向信号线224、馈线214、第三电极211、线203A和203B、第一电极206、以及RTD201依次供给偏压。此时，馈送电所需说明书CN102362428ACN102362446A9/10页12的各部件与贴片天线共振器202中的共振电磁场中的损失最小化。另外，稳定化电路用于抑制包含RTD201和贴片天线共振器202的。
45、共振电路中的寄生振荡。0084如上所述，根据第一例子的振荡器200被构建为使得，在使共振电磁场中的损失最小化的同时，可将稳定化电路与RTD201和贴片天线共振器202集成在一起。因此，根据第一例子的振荡器200能够抑制寄生振荡并执行太赫兹范围中的振荡操作。0085作为第一例子的变更例，图4A表示贴片天线共振器302A不被MIM结构209包围的结构。另外，图4B表示贴片天线共振器302B与单个线303连接的结构。0086另外，如在图6A所示的振荡器500中那样，线503可被形成为/4线，并且可在任意的位置处与共振器102连接。在这种情况下，如作为导纳分析的结果的例子的图3A所示，导纳在2M1/4。
46、这里，M是自然数的周期处减小到相对极小值RELATIVEMINIMUM，因此，稳定化电路不用作共振器中的驻波的损失。另外，如在图6B所示的振荡器600中那样，可以在共振器102中共振的电磁场中的驻波波长的节点处布置具有约2/2的线长的线607。作为典型的例子，2或是在共振器102中共振的电磁波中的高次共振点处的电磁波的波长。另外，或是在共振器102中共振的电磁波中的基本共振点处的电磁波的波长，并且满足2。在这种情况下，如作为导纳分析的结果的例子的图3A和图3B所示，导纳在N2/2N是自然数的周期增大，并且，即使在比高的频率2处，也满足式2。因此，可以抑制共振器102特有的高次振荡。0087作为。
47、包含两个电极和插入其间的电介质的共振器的另一例子，也可使用狭缝天线共振器，狭缝天线共振器适于要增大根据第一例子的振荡器的频率的情况。另外，当在单个基板上以阵列布置具有根据本发明的结构的多个振荡器的情况下，可提供可以更高的输出水平产生太赫兹电磁波的振荡器。可通过已知的半导体工艺制造这种结构。0088在第一例子中，使用包含由在INP基板上形成的INGAAS/INALAS和INGAAS/ALAS制成的各层的三势垒共振隧道二极管作为RTD201。但是，结构和材料不限于上述的例子，并且，根据本发明的半导体元件也可以是其它结构和材料的组合。例如，也可使用具有双势垒量子阱结构的共振隧道二极管，或者使用具有带。
48、有四个或更多个势垒的多势垒量子阱结构的共振隧道二极管。关于材料，可以组合使用在GAAS基板上形成的GAAS/ALGAAS、GAAS/ALAS或INGAAS/GAAS/ALAS、在INP基板上形成的INGAAS/ALGAASSB、在INAS基板上形成的INAS/ALASSB或INAS/ALSB、在SI基板上形成的SIGE/SIGE等。可根据希望的频率等适当地选择结构和材料。在本发明的以上的描述中，假定载流子是电子。但是，本发明不限于此，并且，载流子也可以是空穴。另外，可根据其应用选择基板230的材料。例如，也可使用半导体基板例如硅基板、砷化镓GALLIUMARSENIDE基板、砷化铟INDIUM。
49、ARSENIDE基板或磷化镓GALLIUMPHOSPHIDE基板、玻璃基板、陶瓷基板、树脂基板等。0089第二例子0090将参照图5A和图5B描述第二例子，在第二例子中，共振器具有波导结构。根据第二例子的振荡器包括具有等离子波导结构的共振器。等离子波导结构被构建为使得各RTD401被设置在共振器中，所述共振器包含两个电极406和407及被插入其间的电介质层408。根据第二例子，振荡器的输出水平可增大。在图5A和图5B中，附图标记414表示馈线。0091可沿与图面垂直的方向连续地形成各RTD401未示出。另外，如图5A和图5B说明书CN102362428ACN102362446A10/10页13所示，可以在共振器中周期性地布置RTD401。在这种情况下，根据第二例子的振荡器可被构建为使得多个线例如，线403A和403B与相应的端口1连接，在电磁场中共振的驻波的节点位于所述相应的端口1处。作为典型的例子，所述线可包含第一线和第二线与第一线不同，所述第一线用于抑制比基本共振点处的电磁波的波长长的波长范围中的电磁波，所述第二线用于抑制高次共振点处的具有波长小于的电磁波。此时，第一线的长度接近2M1/4M是自然数，并且，第二线。