透過型テラヘルツ波検査装置
【課題】共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供する。
【解決手段】テラヘルツ発振素子を備える発振器１００と、テラヘルツ検出素子を備える検出器２００と、発振器１００と検出器２００との間に配置された紙類３００とを備え、テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波をテラヘルツ検出素子によって検出し、紙類３００による減衰の大きさを基にして、紙類３００の枚数を判定する透過型テラヘルツ波検査装置。
【解決手段】テラヘルツ発振素子を備える発振器１００と、テラヘルツ検出素子を備える検出器２００と、発振器１００と検出器２００との間に配置された紙類３００とを備え、テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波をテラヘルツ検出素子によって検出し、紙類３００による減衰の大きさを基にして、紙類３００の枚数を判定する透過型テラヘルツ波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型テラヘルツ波検査装置に関し、特に、共鳴トンネルダイオードを利用した透過型テラヘルツ波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トランジスタなどの電子デバイスの微細化が進み、その大きさがナノサイズになってきたため、量子効果と呼ばれる新しい現象が観測されるようになっている。そして、この量子効果を利用した超高速デバイスや新機能デバイスの実現を目指した開発が進められている。
【０００３】
一方、そのような環境の中で、特に、テラヘルツ帯と呼ばれる、周波数が０．１ＴＨｚ（１０11Ｈｚ）〜１０ＴＨｚの周波数領域を利用して大容量通信や情報処理、あるいはイメージングや計測などを行う試みが行われている。この周波数領域は、光と電波の中間の未開拓領域であり、この周波数帯で動作するデバイスが実現されれば、上述したイメージング、大容量通信・情報処理のほか、物性、天文、生物などのさまざまな分野における計測など、多くの用途に利用されることが期待されている。
【０００４】
一方、テラヘルツ波を用いた紙類の検査装置として、反射・干渉を用いる例は、開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３００２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、紙類によるテラヘルツ波の反射率は高くはなく、紙幣や紙類が理想的にきちんと重ねられている状態でなければ、干渉を観測することは難しい。また、干渉は、紙類の厚さによって、周期的に起こるため、枚数の特定をすることが難しい。また、テラヘルツ波は、紙類を透過し易いため、反射を利用すると、測定の精度が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、テラヘルツ発振素子を備える発振器と、テラヘルツ検出素子を備える検出器と、前記発振器と前記検出器との間に配置された紙類とを備え、前記テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が前記紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波を前記テラヘルツ検出素子によって検出し、前記紙類による減衰の大きさを基にして、前記紙類の枚数を判定する透過型テラヘルツ波検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の模式的ブロック構成図。
【図２】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の反射波の影響を説明する模式的ブロック構成図。
【図３】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝２ｍｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝３ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図５】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝５ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図６】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と、発振器と検出器の距離Ｄとの関係を示す図。
【図７】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、（ａ）発振器と検出器の距離Ｄが相対的に近い場合のテラヘルツ波の広がりの様子を説明する図、（ｂ）発振器と検出器の距離Ｄが相対的に遠い場合のテラヘルツ波の広がりの様子を説明する図。
【図８】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の測定系の模式的鳥瞰構造図。
【図９】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１０】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、透過率と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、紙幣中での減衰、干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成図。
【図１２】紙幣中でのテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成図。
【図１３】図１２のテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルより、透過率の理論式によって得られた透過率と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的鳥瞰図。
【図１５】（ａ）図１４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図１４のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１６】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の模式的断面構造図、（ｂ）図１６（ａ）の変形例の模式的断面構造図。
【図１７】同一工程で製造されたテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）とテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）の模式的断面構造であって、集積化されたテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ―ＲＴＤ）の模式的断面構造図。
【図１８】（ａ）テラヘルツ発振素子の模式的回路構成図、（ｂ）テラヘルツ発振素子の簡易等価回路構成図。
【図１９】（ａ）テラヘルツ検出素子の模式的回路構成図、（ｂ）テラヘルツ検出素子の簡易等価回路構成図。
【図２０】（ａ）テラヘルツ発振素子のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成図、（ｂ）図２０（ａ）のＲＴＤの等価回路構成図。
【図２１】テラヘルツ検出素子のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成図。
【図２２】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性例。
【図２３】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、共振器長Ｌ１をパラメータとする発振周波数ｆとピーク電流Ｉpの関係を示す図。
【図２４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、発振強度と発振周波数ｆの関係を示す図。
【図２５】テラヘルツ発振検出素子に適用可能なショットキーバリアダイオードの電流−電圧特性の模式図。
【図２６】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性の模式図。
【図２７】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性例であって、室温動作時、テラヘルツ波の照射時（Ａ）と、テラヘルツ波の非照射時（Ｂ）の特性例。
【図２８】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成図、（ｂ）ＲＴＤに逆バイアス、ＳＢＤに順バイアス印加時の動作特性例。
【図２９】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成図、（ｂ）ＲＴＤに順バイアス、ＳＢＤに逆バイアス印加時の動作特性例。
【図３０】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例１のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の模式的鳥瞰図。
【図３１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例２のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的鳥瞰図。
【図３２】図３１に対応した第１の電極４、第２の電極２ａおよび半導体層９１ａのパターン構造の模式的平面図。
【図３３】（ａ）図３１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図３１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図３４】変形例２のテラヘルツ検出素子において、絶縁体基板をサンプル表面に貼付け、半導体基板を除去した様子を示す模式的鳥瞰図。
【図３５】図３４の裏面から見た様子を示す模式的鳥瞰図。
【図３６】変形例２のテラヘルツ発振検出素子の電磁界シミュレーション結果。
【図３７】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面図、（ｂ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例４に係るテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面図。
【図３８】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例５のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的平面図。
【図３９】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例６のテラヘルツ発振検出素子の模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１２】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
[実施の形態]
（透過型テラヘルツ波検査装置）
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の模式的ブロック構成は、図１に示すように、テラヘルツ発振素子を備える発振器１００と、テラヘルツ検出素子を備える検出器２００と、発振器１００と検出器２００との間に配置された紙類３００とを備える。ここで、テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が紙類３００を透過して得られる透過テラヘルツ波をテラヘルツ検出素子によって検出し、紙類３００による減衰の大きさを基にして、紙類３００の枚数を判定することができる。
【００１４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、反射波の影響を検討する模式的ブロック構成は、図２に示すように表される。発振器１００と検出器２００との間の距離Ｄとすると、発振器１００からの放射テラヘルツ波ｈνiに対して、検出器２００などからの反射テラヘルツ波ｈνrの強度を測定することで、反射波の影響を把握することができる。
【００１５】
反射率Ｒは、ｅｘｐ（−ｉδ）の関数で表される。ここで、δ＝２π／λ・ｎ1・ｄで表される。ｎ1は、紙幣などの紙類３００における屈折率を表し、ｄは、紙幣などの紙類３００の膜厚を表し、λはテラヘルツ波の波長を表す。反射率Ｒは、紙類３００の枚数に応じて周期的に変化するため、反射率の変化によって、紙類３００の枚数を検出しようとすると、枚数が、例えば、１枚か、３枚かを見分けることができない。また、紙類３００に対するテラヘルツ波の反射率は、低く、約２０％以下である。例えば、図２の構成において、紙類３００が無い場合の検出器２００における検出強度の測定例では、約７５．３ｍＶであるのに対して、紙類３００が１枚存在すると、約６１．５ｍＶであり、約８０％以上透過し、反射率は約２０％以下である。
【００１６】
―発振器と検出器の距離Ｄと検出強度の関係―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝２ｍｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図３に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝３ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図４に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝５ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図５に示すように表される。図３〜図５において、測定条件は、発振器１００と検出器２００との距離Ｄを一定間隔とした後、発振器１００を微小距離Δｄだけ変化させている。
【００１７】
図３〜図５から明らかなように、Δｄ＝λ／２＝０．５ｍｍの周期で検出強度が変化しており、反射波の存在が認められる。また、発振器１００と検出器２００との距離Ｄが大きくなるほど、検出強度変化の振幅が小さくなることがわかる。このように、反射波の影響の有無を干渉の存在により確認することができる。検出器２００などからの反射波の影響で、発振器１００からの発振特性にも変化が生ずる。
【００１８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と、発振器と検出器の距離Ｄとの関係は、図６に示すように表される。図６において、測定条件は、発振器１００から３００ＧＨｚのテラヘルツ波を発振させた状態で、発振器１００と検出器２００との距離Ｄを変化させている。
【００１９】
図６に示すように、検出強度は、発振器１００と検出器２００との距離Ｄの増加とともに、指数関数的に減少している。ここで、例えば、検出強度ｆ（ｘ）は、距離をｘとすると、ｅｘｐ（−αｘ）に比例している。ここで、αは定数である。
【００２０】
３００ＧＨｚのテラヘルツ波の大気中における減衰量は、０．００１％／ｃｍ程度であることから、大気による減衰の影響は小さい。
【００２１】
一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが相対的に近い場合のテラヘルツ波のビーム４００の広がりの様子は、図７（ａ）に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが相対的に遠い場合のテラヘルツ波のビーム４００の広がりの様子は、図７（ｂ）に示すように表される。図７（ａ）および図７（ｂ）から明らかなように、テラヘルツ波ビーム４００のに広がりの影響により、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが大きくなると、検出される電磁波量が減少している。
【００２２】
―紙幣の枚数と検出強度の関係―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の測定系の模式的鳥瞰構造は、図８に示すように表される。紙幣からなる紙類３００が支持台５００上に固定され、発振器１００と検出器２００との間に配置されている。
【００２３】
図８に示すように、発振器１００と検出器２００の間に紙幣を入れていき、検出器２００において、透過テラヘルツ波の強度変化（透過率変化）を測定した結果は、図９〜図１０に示すように表される。すなわち、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と紙幣枚数ｎとの関係の測定結果は、図９に示すように表され、透過率と紙幣枚数ｎとの関係は、図１０に示すように表される。
【００２４】
図９から明らかなように、反射率測定型の検査装置とは異なり、紙幣枚数ｎの増加に伴い、検出強度が減少する。図９の例では、検出強度の値が約３０ｍＶが検出限界ＤＬであり、紙幣枚数ｎ＝５まで検出可能であることがわかる。
【００２５】
また、図１０から明らかなように、紙幣枚数ｎの増加に伴い、透過率も減少する。
【００２６】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、紙幣中での減衰・干渉、紙幣間での干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成は、図１１に示すように表される。図１１において、紙幣中での干渉をＰＩ、紙幣間での干渉をＰＤで表している。紙幣での減衰・干渉と、紙幣間での干渉を考慮して、透過率を計算した結果を計算値として、図１０中に示す。ここで、紙幣での減衰は、図６において説明した検出強度ｆ（ｘ）∝ｅｘｐ（−αｘ）に基づいている。
【００２７】
図１０の計算値と実験値の比較より、紙幣中で伝播するテラヘルツ波も指数関数的に減衰することが確認された。
【００２８】
―紙幣中でのテラヘルツ波の干渉―
ここで、参考までに、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉について説明する。
【００２９】
紙幣中でのテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルは、図１２に示すように表される。発振器１００から放射されたテラヘルツ波Ｉ1は、紙類３００中でＩ2に減衰され、さらに検出器２００において、Ｉ3として検出される。一方、紙類３００中では、干渉効果によって、強度変調されてＩ4として伝播され、さらに検出器２００において、Ｉ5として検出される。
【００３０】
図１２に基づいて、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉効果を考慮した透過率Ｔは、次式で表される。即ち、
Ｔ＝１／[１＋４Ｒsin2(χｎ1Ｌ)／(１−Ｒ)2]
ここで、ｎ1は屈折率、χ＝２π／λ、反射率Ｒ＝｜(１−ｎ1)／（１＋ｎ1｜2で求めている。
【００３１】
図１２のテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルより、上記の透過率の理論式によって得られた透過率と紙幣枚数ｎとの関係は、図１３に示すように表される。図１３の結果では、紙幣枚数ｎに応じて、透過率が周期的に変化している。
【００３２】
図１２および図１３より明らかなように、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉のみを考慮したモデルでは、透過率が指数関数的に減少するという実験結果を説明することができない。
【００３３】
以上の結果から、紙幣での減衰は、図６において説明した検出強度ｆ（ｘ）∝ｅｘｐ（−αｘ）に基づき、かつ図１０および図１１に示すように、紙幣中での減衰・干渉、紙幣間での干渉の影響を考慮したモデルに基づき、実験結果を説明することができる。
【００３４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置によれば、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能である。
【００３５】
尚、発振器１００を構成するテラヘルツ発振素子と、検出器２００を構成するテラヘルツ検出素子は、いずれもＲＴＤ（Resonant Tunneling Diode：共鳴トンネルダイオード）を用いて構成することができる。基本的な構造は、ＲＴＤと、ＲＴＤと集積化されたスロットアンテナ構造からなる。
【００３６】
また、発振器１００を構成するテラヘルツ発振素子と、検出器２００を構成するテラヘルツ検出素子には、１つの素子で発振素子と検出素子を実現可能なテラヘルツ発振検出素子を適用することもできる。基本的な構造は、ＲＴＤと、ＲＴＤと集積化されたスロットアンテナ構造からなり、この基本的な構造によって、テラヘルツ発振検出素子を実現可能である。以下の説明では、主として、テラヘルツ発振検出素子について詳述する。
【００３７】
（テラヘルツ発振検出素子）
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図１４に示すように表され、図１４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図１５（ａ）に示すように表され、図１４のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１５（ｂ）に示すように表される。
【００３８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図１４〜図１５に示すように、半導体基板１と、半導体基板１上に配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された絶縁層３と、第２の電極２に対して絶縁層３を介して配置され、かつ半導体基板１上に第２の電極２に対向して配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された導波路７０と、導波路７０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置されたホーン開口部８０と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【００３９】
能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、タンネット（ＴＵＮＮＥＴＴ：Tunnel Transit Time）ダイオード、インパット（ＩＭＰＡＴＴ：Impact Ionization Avalanche Transit Time）ダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ:Heterojunction Bipolar Transistor）などを適用することもできる。
【００４０】
ホーン開口部８０は、開口ホーンアンテナから構成される。ホーン開口部の開口角θは、例えば、１０度程度以下に設定することが、電磁波（ｈν）の検出方向に指向特性を持たせる上で望ましい。ホーン開口部８０の長さＬ３は、例えば、約７００μｍ程度以下である。ホーン開口部８０の先端部における開口幅は、例えば、約１６０μｍ程度である。
【００４１】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置されている。導波路７０の長さＬ２は、例えば、約７００μｍ程度以下である。また、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、例えば、約２４μｍ程度である。
【００４２】
なお、ホーン開口部８０のホーン形状は、電磁波を空気中から有効に検出するために必要な構造である。ホーン形状によって、インピーダンス整合性良く電磁波を空気中から効率よく検出することができる。尚、ホーンの形状は、直線性形状に限らず、非直線性形状、曲線形状、２次曲線形状、放物線形状、階段状形状などであっても良い。
【００４３】
共振器６０には、２箇所の凹部５、６が形成されており、この２つの凹部５、６に挟まれて、凸部７が形成されている。そして、第１の電極４の凸部７の略中央部には突起部８が形成され、この突起部８の下側に第２の電極２と挟まれるように、能動素子９０が配置される。
【００４４】
共振器６０の長さＬ１は、例えば、約３０μｍ程度以下である。突起部８の長さは、例えば、約６μｍ程度以下である。また、凹部５、６の幅（第１の電極４と第２の電極２との間隔）は、例えば、約４μｍ程度である。能動素子９０の寸法は、例えば、約１．４μｍ2程度である。但し、能動素子９０のサイズは、この値に限定されず、例えば、約５．３μｍ2程度以下であってもよい。能動素子９０の詳細構造については後述する。共振器６０の各部のサイズは、上記寸法に限定されるものではなく、受信するテラヘルツ電磁波の周波数に応じて設計上適宜設定されるものである。
【００４５】
また、図１４に示すように、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔に比べて、共振器６０が形成されている部分の第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、狭い。
【００４６】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置されている。金属／絶縁体／金属からなるＭＩＭリフレクタ５０の積層構造により、第１の電極４と第２の電極２は高周波的に短絡される。また、ＭＩＭリフレクタ５０は、直流的には開放（オープン）でありながら、高周波を反射させることが可能となるという効果を有する。
【００４７】
第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）および第２の電極２，２ａは、いずれも例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉのメタル積層構造からなり、Ｔｉ層は、後述する半絶縁性のＩｎＰ基板からなる半導体基板１との接触状態を良好にするためのバッファ層である。第１の電極４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２の電極２，２ａの各部の厚さは、例えば、約数１００ｎｍ程度であり、全体として、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すような平坦化された積層構造が得られている。なお、第１の電極４、第２の電極２は、いずれも真空蒸着法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００４８】
さらに詳細には、第１の電極４ａおよび第１の電極４ｃは、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第１の電極４ｂは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。第２の電極２は、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第２の電極２ａは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。
【００４９】
尚、第１の電極４ｂの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ（図示省略）によって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。同様に、第２の電極２ａの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ（図示省略）によって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。
【００５０】
絶縁層３は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。なお、絶縁層３の厚さは、ＭＩＭリフレクタ５０の幾何学的な平面寸法と、回路特性上の要求されるキャパシタ値を考慮して決めることができ、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度である。絶縁層３は、化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００５１】
―共鳴トンネルダイオード―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１６（ａ）に示すように表され、その変形例の模式的断面構造は、図１６（ｂ）に示すように表される。
【００５２】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な能動素子９０としてＲＴＤの構成例は、図１６（ａ）に示すように、半絶縁性のＩｎＰ基板からなる半導体基板１上に配置され,ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ａと、ＧａＩｎＡｓ層９１ａ上に配置され,ｎ型不純物をドープされたＧａＩｎＡｓ層９２ａと、ＧａＩｎＡｓ層９２ａ上に配置されたアンドープのＧａＩｎＡｓ層９３ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９３ｂ上に配置されたＡｌＡｓ層９４ａ／ＧａＩｎＡｓ層９５／ＡｌＡｓ層９４ｂから構成されたＲＴＤ部と、ＡｌＡｓ層９４ｂ上に配置されたアンドープのＧａＩｎＡｓ層９３ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９３ａ上に配置され,ｎ型不純物をドープされたＧａＩｎＡｓ層９２ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９２ｂ上に配置され,ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９１ｂ上に配置された第１の電極４ａと、ＧａＩｎＡｓ層９１ａ上に配置された第２の電極２とを備える。
【００５３】
変形例では、図１６（ｂ）に示すように、ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｂ上に更にｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｃを配置し、第１の電極４ａとのコンタクトを良好にしている。
【００５４】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、ＲＴＤ部は、ＧａＩｎＡｓ層９５をＡｌＡｓ層９４ａ、９４ｂで挟んで形成されている。このように積層されたＲＴＤ部は、スペーサとして用いられるアンドープＧａＩｎＡｓ層９３ａ、９３ｂを介在させてｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａ、９２ｂ、及びｎ+型のＧａＩｎＡｓ層９１ａ、９１ｂ、若しくは９１ｃを介して、第２の電極２と第１の電極４にオーミックに接続される構造となっている。
【００５５】
ここで、各層の厚さは、例えば以下の通りである。
【００５６】
ｎ+型のＧａＩｎＡｓ層９１ａ、９１ｂ・９１ｃの厚さは、それぞれ例えば、約４００ｎｍ、１５ｎｍ・８ｎｍ程度である。ｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａおよび９２ｂの厚さは、略等しく、例えば、約２５ｎｍ程度である。アンドープＧａＩｎＡｓ層９３ａ・９３ｂの厚さは、例えば、約２ｎｍ・２０ｎｍ程度である。ＡｌＡｓ層９４ａおよび９４ｂの厚さは、等しく、例えば、約１．１ｎｍ程度である。ＧａＩｎＡｓ層９５の厚さは、例えば、約４．５ｎｍ程度である。
【００５７】
なお、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示す積層構造の側壁部には、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜など、若しくはこれらの多層膜からなる絶縁膜を堆積することもできる。絶縁層は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００５８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子は、テラヘルツ発振素子とテラヘルツ検出素子を同一の製造工程で形成することも可能である。この場合、ＳＢＤの代わりにＲＴＤ（Ｄ）を検出素子として用いる。同一工程で製造されたテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）とテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）の模式的断面構造であって、集積化されたテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ―ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１７に示すように表される。各層の構成は、図１６（ｂ）と同様であるため、重複説明は省略する。
【００５９】
例えば、同一工程で製造されたテラヘルツ発振検出素子において、室温で観測した発振周波数は、約３００ＧＨｚ程度である。また、例えば、発振時におけるテラヘルツ発振検出素子の電流密度Ｊｐは、約７ｍＡ／μｍ2程度である。
【００６０】
尚、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、テラヘルツ発振素子に比べ、バリア層となるＡｌＡｓ層９４ａおよび９４ｂの厚さを厚く形成して、検出時におけるテラヘルツ検出素子の電流密度Ｊｐを低く設定して、低雑音化を図っても良い。同様に、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、テラヘルツ発振素子に比べ、ｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａおよび９２ｂのドーピングレベルを低く形成して、検出時におけるテラヘルツ検出素子の電流密度Ｊｐを低く設定して、低雑音化を図っても良い。発振素子の場合は、ＲＴＤの電流密度が大きい方が望ましいが、検出素子として用いる場合に、発振が雑音となる可能性があるので、ＲＴＤの電流密度は、相対的に低い方が望ましい。このため、発振が雑音となる可能性がある場合には、このように電流密度を敢えて低下させて低雑音化のための構造を備えていても良い。
【００６１】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、寄生発振抑制用のビスマス（Ｂｉ）配線も不要である。
【００６２】
―回路構成―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の発振素子（ＲＴＤ）の模式的回路構成は、図１８（ａ）に示すように、能動素子９０を構成するダイオードと、ＭＩＭリフレクタ５０を構成するキャパシタＣＭの並列回路によって表される。第１の電極４にはダイオードのアノードが接続され、第２の電極２には、ダイオードのカソードが接続され、第１の電極４にはマイナスの電圧、第２の電極２にはプラスの電圧が印加される。発振状態においては、ホーン開口部の開口方向であるＹ軸方向からの電磁波（ｈν）が指向性良く検出される。
【００６３】
図１９（ａ）に対応する簡易等価回路構成は、図１９（ｂ）に示すように、能動素子９０を構成するＲＴＤは、キャパシタＣ０１とインダクタＬ０１の並列回路で表わすことができ、ＭＩＭリフレクタ５０のキャパシタＣＭがさらに並列に接続される。
【００６４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の検出素子（ＲＴＤ）の模式的回路構成は、図１９（ａ）に示すように、能動素子９０を構成するダイオードと、ＭＩＭリフレクタ５０を構成するキャパシタＣＭの並列回路によって表される。第１の電極４にはダイオードのアノードが接続され、第２の電極２には、ダイオードのカソードが接続され、第１の電極４にはマイナスの電圧、第２の電極２にはプラスの電圧が印加される。検出状態においては、ホーン開口部の開口方向であるＹ軸方向からの電磁波（ｈν）が指向性良く検出される。
【００６５】
図１９（ａ）に対応する簡易等価回路構成は、図１９（ｂ）に示すように、能動素子９０を構成するＲＴＤは、キャパシタＣ０１とインダクタＬ０１の並列回路で表わすことができ、ＭＩＭリフレクタ５０のキャパシタＣＭがさらに並列に接続される。
【００６６】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の発振素子（ＲＴＤ）のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成は、図２０（ａ）に示すように、ダイオード（ＲＴＤ）系を表す能動素子９０・キャパシタＣＭの並列回路に対して、アンテナ（ＡＮＴ）系を表すアンテナインダクタＬ・アンテナキャパシタＣＡ・アンテナ放射抵抗ＧANTの並列回路が並列に接続される。
【００６７】
図２０（ａ）の能動素子９０を構成するダイオードの等価回路構成は、図２０（ｂ）に示すように、コンタクト抵抗Ｒc・コンタクトキャパシタＣcからなるコンタクト部分の並列回路と、外部ダイオードキャパシタＣＤ・内部ダイオードキャパシタＣｄ・ダイオード負性抵抗（−Ｇｄ）からなるダイオード部分の並列回路と、インダクタＬＭ・抵抗ＲＭからなるメサ部分の直列回路が直列接続された構成を備える。
【００６８】
ここで、等価回路全体のアドミッタンスＹは、
Ｙ＝Ｙｄ＋Ｙｃ・Ｙａ・Ｙｍ／（Ｙｃ・Ｙａ＋Ｙａ・Ｙｍ＋Ｙｃ・Ｙｍ）
で表される。ここで、Ｙｄ＝−Ｇｄ＋ｊωＣｄ、Ｙｃ＝１／Ｒｃ＋ｊωＣｃ、Ｙｍ＝１／（Ｒｍ＋ｊωＬｍ）であり、Ｙａはアンテナ系のアドミッタンス、ωは発振角周波数を表す。各パラメータは、能動素子９０を構成するダイオード（ＲＴＤ）の物性値から求めることができる。
【００６９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の検出素子（ＲＴＤ）のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成は、図２１に示すように、ダイオード（ＲＴＤ）系を表す能動素子９０・キャパシタＣＭの並列回路に対して、アンテナ（ＡＮＴ）系を表すアンテナインダクタＬ・アンテナキャパシタＣＡ・アンテナ放射抵抗ＧANTの並列回路が並列に接続される。
【００７０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性例は、図２２に示すように表され、約０．７５Ｖにおいて、ピーク電流Ｉpの値は、約１２ｍＡが得られている。また、０．７Ｖ〜１．０Ｖの範囲において、負性微分抵抗（ＮＤＲ：Negative Differential resistance）得られている。峰谷比（peak-to-valley ratio）は、約３である。
【００７１】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、共振器長Ｌ１をパラメータとする発振周波数ｆとピーク電流Ｉpの関係は、図２３に示すように表される。共振器長Ｌ１＝８０μｍでは、約２５０〜３００ＧＨｚ、Ｌ１＝６０μｍでは、約３００〜３２０ＧＨｚ、Ｌ１＝４０μｍでは、約３５０〜３７０ＧＨｚ、Ｌ１＝２０μｍでは、約３８０〜４００ＧＨｚの発振周波数ｆが得られている。ピーク電流Ｉpの値は、約４〜１０ｍＡである。共振器長Ｌ１が短くなると、発振周波数ｆは増加する傾向にある。
【００７２】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、発振強度と発振周波数ｆの関係は、図２４に示すように表される。室温で、約３００ＧＨｚの発振周波数ｆが得られている。この発振周波数ｆの値は、図１６に示される各層の構造、メサ領域の寸法、アンテナ構造などを調整することによって、変更可能である。
【００７３】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子に適用可能なショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ：Schottky Barrier Diode）の電流−電圧特性は、模式的に図２５に示すように表される。
【００７４】
一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性は、模式的に図２６に示すように、順方向および逆方向には、負性抵抗を有するため、ＳＢＤに比べて非線形性の大きい領域が存在し、ＲＴＤを検出素子として適用する場合、感度が高くなる。
【００７５】
ＳＢＤにおいては、ショットキーバリアを越えて流れる電子の数は、温度と共に上昇するため、検出感度を上げるために温度を上げると、熱雑音が増大し、Ｓ／Ｎ比が低下する。一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）においては、トンネル電流に寄与する電子は、フェルミエネルギーレベルよりも低い電子である。このため、トンネル電流の温度依存性は小さい。したがって、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）においては、負性抵抗の前後では、非線形性が大きいので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００７６】
図２６に示すように、電流−電圧特性上の動作点ＱではＮＤＲ領域である。実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子において検出感度を増大するためには、電流−電圧特性上の動作点を非発振状態とするとともに、微分抵抗の変化率を最大化することが望ましい。このような動作点は、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性上の動作点Ｐおよび動作点Ｑに相当する。すなわち、電流−電圧特性上の動作点Ｐおよび動作点Ｒでは、ＮＤＲ領域にあり、しかも検出感度が極大値を取る。
【００７７】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性例であって、室温動作において、テラヘルツ波の照射時（Ａ）と、テラヘルツ波の非照射時（Ｂ）の特性変化は、図２７に示すように表される。図２７に示すように、バイアス電圧を例えば、０．５Ｖと設定することによって、テラヘルツ電磁波を良好な感度で、室温動作で検出可能である。
【００７８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成は、図２８（ａ）に示すように表され、ＲＴＤに逆バイアス、ＳＢＤに順バイアス印加時の動作特性例は、図２８（ｂ）に示すように表される。図２８（ｂ）において、ＰRは、ＲＴＤに逆バイアス印加時の発振時のバイアス点に相当する。
【００７９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成は、図２９（ａ）に示すように表され、ＲＴＤに順バイアス、ＳＢＤに逆バイアス印加時の動作特性例は、図２９（ｂ）に示すように表される。図２９（ｂ）において、ＰDは、ＲＴＤに順バイアス印加時の検出時のバイアス点に相当する。
【００８０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）においては、ＲＴＤとＳＢＤを並列に接続している。このとき、ＲＴＤが発振素子として機能する方向に電流を流すときに、ＳＢＤの順方向に電流が流れるようにすることで、ＳＢＤが寄生発振の抑制素子となる。
【００８１】
これとは逆の向きに電流を流すと、ＳＢＤは絶縁体として機能し、ＲＴＤは、検出素子として機能する。
【００８２】
ＲＴＤとＳＢＤは、いずれも非対称な電流―電圧特性を示すので、これらをうまく組み合わせることで、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）が、発振素子としても検出素子としても機能することができる。
【００８３】
ここで、ＲＴＤと並列に接続しているＳＢＤはあくまでも整流のためであり、検出素子として用いるものではない。ＳＢＤの理想としては、順方向バイアスでは、ＲＴＤが負性抵抗を示す電圧までは電流が流れなくて、負性抵抗の領域で寄生発振を抑制するような抵抗体として働くことである。一方、逆方向バイアスでは、電流が流れないような絶縁体として働くことである。これにより発振とは関係のない電圧では回路全体に流れる電流が少なくて済むという利点がある。
【００８４】
―変形例１―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例１のテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図３０に示すように表される。
【００８５】
変形例１においては、図３０に示すように、半導体基板１は、共振器６０,導波路７０,およびホーン開口部８０を形成する第１の電極４および第２の電極２の配置される領域において薄層化されている。また、半導体基板１上には、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。さらに、図３０に示すように、第１の電極４と第２の電極２間の導波路７０,およびホーン開口部８０の半導体基板１ａは、完全に除去されていても良い。その他の構成は、図１４の構成と同様であるため、各部の説明は省略する。
【００８６】
図３０において、薄層化された半導体基板１ａの厚さは、例えば、約２０μｍ程度である。また、導波路７０の長さは、例えば、約７００μｍ程度以下であり、ホーン開口部８０の長さも例えば、約７００μｍ程度以下である。ＭＩＭリフレクタ５０を含む変形例１に係るテラヘルツ検出素子の全体の長さは、例えば、約１６００μｍ程度以下でる。
【００８７】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子の電磁界シミュレーション結果によれば、薄層化された半導体基板１ａ上のＹ軸方向に延伸する電極パターンに沿って、Ｙ軸方向に一定の間隔で電界パターンが発生し、半導体基板１ａに垂直方向（−Ｚ軸方向）の電界の漏れはほとんどない。また、ＸＹＺ軸方向における３次元の電磁界シミュレーション結果によれば、Ｙ軸方向の指向性が顕著に良好となる。また、Ｙ軸方向放射強度と発振周波数との関係からは高調波成分が抑制され、指向性が向上する結果も得られている。薄層化された半導体基板１ａを形成する技術としては、メムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）素子の形成技術を適用することができる。
【００８８】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子によれば、半導体基板を薄層化することによって、基板の影響を抑制することが可能となり、指向性を向上させ、高効率に、基板に対して横方向の電波を発振検出することができ、しかも集積化が容易である。
【００８９】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子によれば、半導体基板を薄層化することによって、基板の影響を抑制することが可能となり、基板に水平な方向に指向性を向上させ、効率良く、テラヘルツ電磁波を発振検出することが可能となる。
【００９０】
―変形例２―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例２のテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図３１に示すように表され、また、図３１に対応した第１の電極４、第２の電極２ａおよび半導体層９１ａのパターン構造の模式的平面図は、図３２に示すように表される。また、図３１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３３（ａ）に示すように表され、図３１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図３１（ｂ）に示すように表される。
【００９１】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子は、図３１〜図３３に示すように、絶縁体基板１０と、絶縁体基板１０上に配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、第１の電極４ａ上に配置された絶縁層３と、絶縁体基板１０上に配置された層間絶縁膜９と、層間絶縁膜９上に配置され、かつ第１の電極４ａに対して絶縁層３を介して第１の電極４に対向して配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された半導体層９１ａと、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された導波路７０と、導波路７０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置されたホーン開口部８０と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【００９２】
ホーン開口部８０は、開口ホーンアンテナから構成される。ホーン開口部の開口角θは、例えば、１０度程度以下に設定することが、テラヘルツ電磁波（ｈν）の検出方向に指向特性を持たせる上で望ましい。ホーン開口部８０の長さＬ３は、例えば、約７００μｍ程度以下である。ホーン開口部８０の先端部における開口幅は、例えば、約１６０μｍ程度である。
【００９３】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置されている。導波路７０の長さＬ２は、例えば、約７００μｍ程度以下である。また、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、例えば、約２４μｍ程度である。
【００９４】
なお、ホーン開口部８０のホーン形状は、テラヘルツ電磁波を空気中から有効に検出するために必要な構造である。ホーン形状によって、インピーダンス整合性良くテラヘルツ電磁波を空気中から効率よく検出することができる。尚、ホーンの形状は、直線性形状に限らず、非直線性形状、曲線形状、２次曲線形状、放物線形状、階段状形状などであっても良い。
【００９５】
共振器６０には、２箇所の凹部５、６が形成されており、この２つの凹部５、６に挟まれて、凸部７が形成されている。そして、半導体層９１ａの凸部７の略中央部には突起部８が形成され、この突起部８の下側に第１の電極４ａと挟まれるように、能動素子９０が配置される。
【００９６】
共振器６０の長さＬ１は、例えば、約３０μｍ程度以下である。突起部８の長さは、例えば、約６μｍ程度以下である。また、凹部５、６の幅（第１の電極４と第２の電極２との間隔）は、例えば、約４μｍ程度である。能動素子９０の寸法は、例えば、約１．４μｍ2程度である。但し、能動素子９０のサイズは、この値に限定されず、例えば、約５．３μｍ2程度以下であってもよい。共振器６０の各部のサイズは、上記寸法に限定されるものではなく、受信するテラヘルツ電磁波の周波数に応じて設計上適宜設定されるものである。
【００９７】
また、図３１に示すように、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔に比べて、共振器６０が形成されている部分の第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、狭い。
【００９８】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置されている。金属／絶縁体／金属からなるＭＩＭリフレクタ５０の積層構造により、第１の電極４と第２の電極２は高周波的に短絡される。また、ＭＩＭリフレクタ５０は、直流的には開放（オープン）でありながら、高周波を反射させることが可能となるという効果を有する。
【００９９】
第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）および第２の電極２，２ａは、いずれも例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉのメタル積層構造からなり、Ｔｉ層は、絶縁体基板１０との接触状態を良好にするためのバッファ層である。第１の電極４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２の電極２，２ａの各部の厚さは、例えば、約数１００ｎｍ程度であり、全体として、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すような平坦化された積層構造が得られている。なお、第１の電極４、第２の電極２は、いずれも真空蒸着法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１００】
さらに詳細には、第１の電極４ａおよび第１の電極４ｃは、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第１の電極４ｂは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。第２の電極２は、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第２の電極２ａは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。
【０１０１】
尚、第１の電極４ｂの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ１２ｂによって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。同様に、第２の電極２ａの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ１２ａによって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。
【０１０２】
絶縁層３は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。なお、絶縁層３の厚さは、ＭＩＭリフレクタ５０の幾何学的な平面寸法と、回路特性上の要求されるキャパシタ値を考慮して決めることができ、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度である。絶縁層３は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１０３】
同様に、層間絶縁膜９は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。層間絶縁膜９の厚さは、図３３（ａ）に示すように、第２の電極２ａと層間絶縁膜９の全体の厚さが、第１の電極４の厚さと略同程度となるように設定されている。層間絶縁膜９は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１０４】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、電波を効率良く検出する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。絶縁体基板１０の厚さは、例えば、２００μｍ程度である。
【０１０５】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子において、上方は空気であるため、比誘電率εair＝１である。絶縁体基板１０として、ポリイミド樹脂基板を使用すると、ポリイミド樹脂の比誘電率εpoly＝３．５であるため、全体の放射電波に対する絶縁体基板１０の下方への放射電波の割合は、εpoly3/2／（εair3/2＋εpoly3/2）＝０．８７で表される。すなわち、全体の放射電波の内、約８７％は、絶縁体基板１０側から放射され、ホーン開口部８０を介して横方向へ放射される電波は、相対的に増大する。
【０１０６】
さらに、絶縁体基板１０として、テフロン（登録商標）樹脂基板を使用すると、テフロン（登録商標）の比誘電率εtef＝２．１であるため、全体の放射電波に対する絶縁体基板１０の下方への放射電波の割合は、εtef3/2／（εair3/2＋εtef3/2）＝０．７５で表される。すなわち、全体の放射電波の内、約７５％は、絶縁体基板１０側へ放出され、ホーン開口部８０を介して横方向へ放射される電波は、相対的に増大する。
【０１０７】
ＭＩＭリフレクタ５０は、図３３（ａ）に示すように、第１の電極４ａと第２の電極２間に絶縁層３を介在させた構造から形成されている。また、図３３（ｂ）から明らかなように、ＲＴＤからなる能動素子９０は、絶縁体基板１０上に第１の電極４ａを介して、配置されている。第１の電極４ａは、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ｂに接触して配置されている。第２の電極２は、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ａに接触して配置されている。さらに、第１の電極４（４ｂ，４ｃ）は、絶縁体基板１０上に延在して配置されている。
【０１０８】
このように、第１の電極４が、絶縁体基板１０上に延在して配置されていることから、第１の電極４と第２の電極２は、互いに短絡されることがなく、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ａとｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ｂ間に所定の直流バイアス電圧を印加することができる。
【０１０９】
なお、第１の電極４には、ボンディングワイヤ１２ｂが接続され、第２の電極２ａには、ボンディングワイヤ１２ａが接続されて、第１の電極４と第２の電極２ａ間には、直流電源１５が接続されている。また、第１の電極４と第２の電極２ａ間には、寄生発振を防止するための抵抗（図示省略）が接続されている。
【０１１０】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子の構造において、第１の電極４上に直接、また第２の電極２上に層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０を貼付け、半導体基板１をエッチングで除去した後の上下反転した構造は、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように表される。図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、変形例２に係るテラヘルツ発振検出素子においては、第２の電極２上には半導体層９１ａが配置されが、第２の電極２ａも露出するため、第２の電極２ａに対して、ワイヤボンディングなどの電極取り出し工程を容易に行うことができる。
【０１１１】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子の製造方法においては、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、半導体基板１上に半導体層９１ａを形成後、パターニングによって、半導体層９１ａの幅を狭く形成し、半導体層９１ａ上に形成される第２の電極２のパターン幅を狭く形成する。残りの部分には、第２の電極２に接続し、所定の幅を有し、相対的に厚い第２の電極２ａを形成する。結果として、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、第２の電極２ａが、半導体基板１に接触する構造を得る。
【０１１２】
次に、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、第１の電極４上に直接、また第２の電極２上に層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０を貼付け、半導体基板１をエッチングで除去した後の上下反転した構造を得る。
【０１１３】
次に、図３１に示すように、第１の電極４にボンディングワイヤ１２ｂを接続し、第２の電極２ａに、ボンディングワイヤ１２ａを接続することで電極取り出しを実施する。
【０１１４】
半導体基板１は、例えば、半絶縁性のＩｎＰ基板によって形成され、厚さは、例えば、約６００μｍ程度である。ＩｎＰ基板のエッチング液としては、例えば、塩酸系のエッチング液を適用することができる。
【０１１５】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子において、厚さｄを有する絶縁体基板１０をサンプル表面に貼付け、半導体基板をエッチングにより除去する工程後の模式的鳥瞰構造は、図３４に示すように表され、図３４の裏面から見た模式的鳥瞰構造は、図３５に示すように表される。図３４から明らかなように、第１の電極４は、直接絶縁体基板１０に貼り付けられている。また、第２の電極２，２ａは、図３４では図示を省略しているが、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０に貼り付けられている。図３４の詳細構造は、図３１に対応している。
【０１１６】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子として、能動素子９０に適用可能な共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１６（ａ）と同様に表される。また、その変形例の模式的断面構造は、図１６（ｂ）と同様に表される。また、同一の製造工程で形成されたテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）とテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）の集積化構造は、図１７と同様に表される。
【０１１７】
図１６および図１７は、半導体基板１上に配置された構造例であるが、その後の工程によって、第１の電極４ａに絶縁体基板１０を貼り付けた後、半導体基板１は、エッチングによって除去される。したがって、図１６および図１７は、絶縁体基板１０を貼り付ける程前における能動素子９０近傍の模式的断面構造に相当している。
【０１１８】
前述と同様に、能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、ＴＵＮＮＥＴＴダイオード、ＩＭＰＡＴＴダイオード、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＮ系ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴなどを適用することもできる。
【０１１９】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子のＸＹＺ軸方向における３次元の電磁界シミュレーション結果の一例は、図３６に示すように表される。Ｙ軸方向が、電波の出力方向であり、極めて良好な指向性が得られていることがわかる。図３６の例は、図３４および図３５に示す変形例２のテラヘルツ発振素子において、絶縁体基板１０を、厚さｄ＝２００ｎｍのポリイミド基板によって形成し、発振周波数ｆ＝０．５ＴＨｚとした結果である。
【０１２０】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、高効率に、基板に対して横方向に指向性高く発振することができ、しかも集積化が容易となる。
【０１２１】
―変形例３・変形例４
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造は、図３７（ａ）に示すように表され、変形例４のテラヘルツ検出素子の電極パターン構造は、図３７（ｂ）に示すように表される。尚、図３７（ａ）および（ｂ）においては、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０は図示を省略しているが、図３１と同様に配置されている。
【０１２２】
変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造は、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する第２の電極２にスタブ構造を備える例であり、変形例４のテラヘルツ検出素子の電極パターン構造は、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する第１の電極４にスタブ構造を備える例である。図３３（ａ）から明らかなように、第２の電極２上には、半導体層９１ａが配置されているため、図３７（ａ）および図３７（ｂ）では、半導体層９１ａが表示されているが、半導体層９１ａの下には、第２の電極２のパターンが同一のパターン形状で配置されている。
【０１２３】
すなわち、図３７（ａ）に示すように、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、複数のスタブ１３Ａを備える。
【０１２４】
また、図３７（ｂ）に示すように、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第１の電極４は、複数のスタブ１３Ｂを備える。
【０１２５】
複数のスタブ１３Ａまたは１３Ｂは、共振器６０に面して等間隔に配置されていてもよく、或いは、その間隔が変化するように配置されていてもよい。
【０１２６】
上記の変形例３・変形例４を組み合わせて、第２の電極２と第１の電極４の両方に複数のスタブを備えていてもよい。
【０１２７】
電磁波の伝送線路の一部に電磁波の波長の４分の１の長さのスタブを設けて、その中に電磁波を引き込み、それを反射させて伝送線路に戻すことにより共振回路が形成されることが分かっている。これは、伝送線路に入射した電磁波のうち、スタブの長さの４倍の波長を持つ電磁波のみが、スタブの位置で等価的に短絡され、これによって当該電磁波が反射されるため、その電磁波の伝送線路からの漏れが少なくなるという現象である。この方法によれば、入力される電磁波の波長に対してスタブの長さが４分の１波長と決まっているために、電磁波の波長がスタブの長さの４倍になる電磁波に対しては強く共振して反射させることができるが、帯域幅の広い電磁波についてはその反射効果は少ない。
【０１２８】
変形例３のスタブ１３Ａの長さは、帯域を持った入射電磁波の中心部分の電磁波の４分の１波長としないで、４分の１からずれた長さにする。例えば、反射させたい周波数幅があったときその周波数幅の中央値の周波数を持つ電磁波を一部反射させるための２波長〜３波長以上の長さのスタブ１３Ａを多く設けることにより、反射させたい周波数幅の電磁波を幅広い範囲で反射させることが可能である。
【０１２９】
当然のことながら、電磁波の反射率は４分の１波長のときと比べると小さくなるのであるが、それでもスタブがない場合と比較するとかなりの反射が起こる。そして、共振条件がゆるい分だけ、ある帯域を持った周波数（ある波長の幅を持った電磁波）に対して、満遍なく反射する効果がある。また、多段スタブの間隔は、反射させたい電磁波の周波数幅の中央値の周波数を持つ電磁波に対して、波長の半分程度の長さとすることにより各スタブからの反射の間に強め合う干渉（ブラッグ反射）が起こり、反射波が重ねあわされて、反射率がほぼ１００％の大きな値になる。スタブの長さ、数、間隔によって、反射する周波数幅、中心周波数は総合的に決定される。
【０１３０】
所定の帯域幅を有する電磁波の中心波長をλ０として、スタブの間隔をλ０／２とすると、反射率が１００％に近い電磁波の波長範囲Δλを得ることができる。このとき、スタブの長さは、２〜３λ０以上に設計するのがよい。また、スタブの幅がスタブの間隔の半分のとき、スタブ数５〜１０個程度の少ない数で１００％に近い大きな反射率となる。スタブ幅がそれ以外のときは大きな反射率を得るためにはスタブ数を増やす必要があり、また、周波数幅も狭くなる。しかしながら、これらの長さは限定されるものではなく反射する帯域幅との関係で設計的に規定されるものである。
【０１３１】
なお、変形例３では、スタブ１３ＡおよびＭＩＭリフレクタにより、漏れ電磁波が反射され、共振器６０側に戻される。そして、反射された電磁波が放射電波として放出されるために、能動素子９０において放射される電磁波は高出力となる。
【０１３２】
変形例４においてもスタブ１３Ｂの動作は、スタブ１３Ａと同様であるため、重複する説明は省略する。
【０１３３】
なお、第２の電極２と第１の電極４の両方に多段のスタブを設けることにより、片方だけの場合に比べ約半分のスタブ数で同等の大きな反射率を得ることができる。また、周波数幅や中心周波数を決める際の設計の自由度を上げることができるので、設計上極めて有効である。なお、第２の電極２と第１の電極４の双方に付けるスタブの長さ、数、間隔は必ずしも等しい必要はなく、設計上自由に変更することができる。
【０１３４】
変形例３および変形例４のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易となる。
【０１３５】
変形例３および変形例４のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、ＭＩＭレフレクタを構成する電極にスタブ構造を組み合わせることによって、基板に水平な方向にさらに効率良く、指向性高く電磁波を放射することが可能となる。
【０１３６】
―変形例５―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例５のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面構成は、図３８に示すように表される。
【０１３７】
変形例５に係るテラヘルツ発振検出素子においても第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）、第２の電極２，２ａ、ＭＩＭリフレクタ５０、共振器６０、能動素子９０の構成は、変形例２と同様であるため、以下において、重複説明は省略する。
【０１３８】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子は、図３８に示すように、絶縁体基板１０と、絶縁体基板１０上に配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、第１の電極４ａ（図３１）上に配置された絶縁層３（図３１）と、絶縁体基板１０上に配置された層間絶縁膜９（図３１）と、層間絶縁膜９上に配置され、かつ第１の電極４ａに対して絶縁層３を介して第１の電極４に対向して配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された半導体層９１ａと、絶縁体基板１０上に第１の電極４に隣接し、かつ第２の電極２ａとは反対側に第１の電極４に対向して配置された第１スロットライン電極４１と、絶縁体基板１０上に第２の電極２ａに隣接し、かつ第１の電極４とは反対側に第２の電極２ａに対向して配置された第２スロットライン電極２１と、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された第１導波路７０と、第１導波路７０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された第１ホーン開口部８０と、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第１スロットライン電極４１間に配置された第２導波路７１と、第２導波路７１に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第１スロットライン電極４１間に配置された第２ホーン開口部８１と、絶縁体基板１０上に対向する第２の電極２ａと第２スロットライン電極２１間に配置された第３導波路７２と、第３導波路７２に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第２の電極２ａと第２スロットライン電極２１間に配置された第３ホーン開口部８２と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【０１３９】
変形例２と同様に、能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、ＴＵＮＮＥＴＴダイオード、ＩＭＰＡＴＴダイオード、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＮ系ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴなどを適用することもできる。
【０１４０】
ホーン開口部８０〜８２は、開口ホーンアンテナを構成する。
【０１４１】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子においては、図３８に示すように、出力端におけるスロットライン電極２１および４１の幅Ｗ４は、例えば、１６０μｍ程度である。また、図３８に示すように、出力端におけるホーン開口部８０の幅Ｄ２０およびホーン開口部８１および８２の幅Ｄ１０、および、スロットライン電極２１および４１の幅Ｗ４は、適宜変更可能である。
【０１４２】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置される。
【０１４３】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置される。
【０１４４】
ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、図３７（ａ）に示された変形例３と同様の複数のスタブを備えていても良い。同様に、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、図３７（ｂ）に示された変形例４と同様の複数のスタブを備えていても良い。
【０１４５】
また、上記において、複数のスタブは、共振器６０に面して等間隔に配置されていても良く、また、間隔が変化するように配置されていても良い。
【０１４６】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、横方向に電波を効率良く、指向性高く検出する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、第１の実施の形態と同様に、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。
【０１４７】
絶縁体基板１０として、ポリイミド樹脂基板を使用すると、全体の受信電波の内、約８７％は、絶縁体基板１０側から検出され、ホーン開口部８０を介して横方向から検出される受信電波は、相対的に増大する点は、変形例２と同様である。
【０１４８】
また、絶縁体基板１０として、テフロン（登録商標）樹脂基板を使用すると、変形例２と同様に、全体の放射電波の内、約７５％は、絶縁体基板１０側へ放出され、ホーン開口部８０を介して横方向から放射される電波は、相対的に増大する点も、変形例２と同様である。
【０１４９】
変形例５に係るテラヘルツ発振検出素子においては、能動素子９０に接続された第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナの両サイドに、同じ形状をしたテーパ形状の１対のスロットライン電極４１、２１を配置することで、変形例２に比べ、検出電波の指向性がさらに向上する。
【０１５０】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子によれば、第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナの両サイドに、テーパ形状の１対のスロットライン電極４１、２１を並列化配置することで、絶縁体基板１０上にテーパスロットアンテナを集積化しても、絶縁体基板１０の影響を抑制し、充分な放射電波の指向性を得ることができる。
【０１５１】
中央部の第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナから広がった電界が、両サイドに設けた１対のスロットライン電極４１、２１に引き込まれて、スロットライン電極４１、２１の端面で反射され、中央部の第１の電極４および第２の電極２に戻ってくる。このとき、中央部の第１の電極４および第２の電極２およびスロットライン電極４１、２１内には、定在波が形成され、反射してきた電界によって、内部に電磁波が受信される。中央部の第１の電極４および第２の電極２および１対のスロットライン電極４１、２１からの放射電磁界が、干渉し合うことによって、放射電磁波の指向性が向上する。
【０１５２】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、かつスロットライン電極を並列化配置して定在波を有効に発生させることによって、さらに高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易である。
【０１５３】
―変形例６―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例６のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面構成は、図３９に示すように表される。
【０１５４】
変形例６のテラヘルツ発振検出素子においても第１の電極４、第２の電極２、ＭＩＭリフレクタ５０、共振器６０、能動素子９０、第１のスロットライン電極４１、第２のスロットライン電極２１の構成は、第２の実施の形態と同様であるため、以下において、重複説明は省略する。
【０１５５】
変形例６のテラヘルツ検出素子は、図３６に示すように、図３５に示した変形例５の電極パターン構成に対して、さらに、１対のスロットライン電極２２,４２を並列化配置している。すなわち、絶縁体基板１０上に第１スロットライン電極４１に隣接し、かつ第１の電極４とは反対側に第１スロットライン電極４１に対向して配置された第３スロットライン電極４２と、絶縁体基板１０上に第２スロットライン電極２１に隣接し、かつ第２の電極２ａとは反対側に第２スロットライン電極２１に対向して配置された第４スロットライン電極２２と、絶縁体基板１０上に対向する第１スロットライン電極４１と第３スロットライン電極４２間に配置された第４導波路７４と、第４導波路７４に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１スロットライン電極４１と第３スロットライン電極４２間に配置された第４ホーン開口部８４と、絶縁体基板１０上に対向する第２スロットライン電極２１と第４スロットライン電極２２間に配置された第５導波路７３と、第５導波路７３に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第２スロットライン電極２１と第４スロットライン電極２２間に配置された第５ホーン開口部８３とを備える。図３９において、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０は、図示を省略している。
【０１５６】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、横方向に電波を効率良く、指向性高く放射する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、第１の実施の形態と同様に、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。
【０１５７】
図３９の構成において、スロットライン電極２１,４１の外側に１対のスロットライン電極２２,４２をさらに並列化配置することによって、指向性がさらに向上する。
【０１５８】
変形例６のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、かつ２対のスロットライン電極を並列化配置して定在波を有効に発生させることによって、さらに高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易である。
【０１５９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子によれば、共鳴トンネルダイオードとＳＢＤの並列構成からなる電子デバイス単体でテラヘルツ電磁波を発振検出するので、発振器および検出器が、従来技術よりも飛躍的に小さくなり、高感度、低雑音でテラヘルツ電磁波を発振検出可能である。
【０１６０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子によれば、同一工程で製造可能なテラヘルツ検出素子と組み合わせることによって、送信器および検出器が、従来技術よりも飛躍的に小さくなり、高感度、低雑音でテラヘルツ電磁波の無線送受信方式を提供することも可能である。
【０１６１】
また、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振素子（ＲＴＤ）においては、テラヘルツ検出素子としても利用可能であるため、同一の素子で発振素子としても検出素子としても機能するデバイスの構成が可能である。
【０１６２】
本発明によれば、ＲＴＤを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することができる。
【０１６３】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１６４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明の透過型テラヘルツ波検査装置は、紙類の検査、金券の検査、偽札の検査など、幅広い分野に適用することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１…半導体基板
２、２ａ…第２の電極
３…絶縁層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ…第１の電極
５,６…凹部
７…凸部
８…突起部
９…層間絶縁膜
１０…絶縁体基板
１３Ａ,１３Ｂ…スタブ
１５…直流電源
２１,２２,４１,４２…スロットライン電極
３０…ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）
５０…ＭＩＭリフレクタ
６０…共振器
７０,７１,７２,７３,７４…導波路
８０,８１,８２,８３,８４…ホーン開口部
９０…能動素子
９１ａ…半導体層
１００…発振器
２００…検出器
３００…紙類
４００…ビーム
５００…支持台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型テラヘルツ波検査装置に関し、特に、共鳴トンネルダイオードを利用した透過型テラヘルツ波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トランジスタなどの電子デバイスの微細化が進み、その大きさがナノサイズになってきたため、量子効果と呼ばれる新しい現象が観測されるようになっている。そして、この量子効果を利用した超高速デバイスや新機能デバイスの実現を目指した開発が進められている。
【０００３】
一方、そのような環境の中で、特に、テラヘルツ帯と呼ばれる、周波数が０．１ＴＨｚ（１０11Ｈｚ）〜１０ＴＨｚの周波数領域を利用して大容量通信や情報処理、あるいはイメージングや計測などを行う試みが行われている。この周波数領域は、光と電波の中間の未開拓領域であり、この周波数帯で動作するデバイスが実現されれば、上述したイメージング、大容量通信・情報処理のほか、物性、天文、生物などのさまざまな分野における計測など、多くの用途に利用されることが期待されている。
【０００４】
一方、テラヘルツ波を用いた紙類の検査装置として、反射・干渉を用いる例は、開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３００２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、紙類によるテラヘルツ波の反射率は高くはなく、紙幣や紙類が理想的にきちんと重ねられている状態でなければ、干渉を観測することは難しい。また、干渉は、紙類の厚さによって、周期的に起こるため、枚数の特定をすることが難しい。また、テラヘルツ波は、紙類を透過し易いため、反射を利用すると、測定の精度が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、テラヘルツ発振素子を備える発振器と、テラヘルツ検出素子を備える検出器と、前記発振器と前記検出器との間に配置された紙類とを備え、前記テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が前記紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波を前記テラヘルツ検出素子によって検出し、前記紙類による減衰の大きさを基にして、前記紙類の枚数を判定する透過型テラヘルツ波検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の模式的ブロック構成図。
【図２】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の反射波の影響を説明する模式的ブロック構成図。
【図３】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝２ｍｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝３ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図５】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器と検出器の距離Ｄ＝５ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係を示す図。
【図６】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と、発振器と検出器の距離Ｄとの関係を示す図。
【図７】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、（ａ）発振器と検出器の距離Ｄが相対的に近い場合のテラヘルツ波の広がりの様子を説明する図、（ｂ）発振器と検出器の距離Ｄが相対的に遠い場合のテラヘルツ波の広がりの様子を説明する図。
【図８】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の測定系の模式的鳥瞰構造図。
【図９】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１０】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、透過率と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、紙幣中での減衰、干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成図。
【図１２】紙幣中でのテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成図。
【図１３】図１２のテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルより、透過率の理論式によって得られた透過率と紙幣枚数ｎとの関係を示す図。
【図１４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的鳥瞰図。
【図１５】（ａ）図１４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図１４のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１６】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の模式的断面構造図、（ｂ）図１６（ａ）の変形例の模式的断面構造図。
【図１７】同一工程で製造されたテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）とテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）の模式的断面構造であって、集積化されたテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ―ＲＴＤ）の模式的断面構造図。
【図１８】（ａ）テラヘルツ発振素子の模式的回路構成図、（ｂ）テラヘルツ発振素子の簡易等価回路構成図。
【図１９】（ａ）テラヘルツ検出素子の模式的回路構成図、（ｂ）テラヘルツ検出素子の簡易等価回路構成図。
【図２０】（ａ）テラヘルツ発振素子のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成図、（ｂ）図２０（ａ）のＲＴＤの等価回路構成図。
【図２１】テラヘルツ検出素子のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成図。
【図２２】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性例。
【図２３】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、共振器長Ｌ１をパラメータとする発振周波数ｆとピーク電流Ｉpの関係を示す図。
【図２４】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、発振強度と発振周波数ｆの関係を示す図。
【図２５】テラヘルツ発振検出素子に適用可能なショットキーバリアダイオードの電流−電圧特性の模式図。
【図２６】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性の模式図。
【図２７】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性例であって、室温動作時、テラヘルツ波の照射時（Ａ）と、テラヘルツ波の非照射時（Ｂ）の特性例。
【図２８】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成図、（ｂ）ＲＴＤに逆バイアス、ＳＢＤに順バイアス印加時の動作特性例。
【図２９】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成図、（ｂ）ＲＴＤに順バイアス、ＳＢＤに逆バイアス印加時の動作特性例。
【図３０】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例１のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の模式的鳥瞰図。
【図３１】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例２のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的鳥瞰図。
【図３２】図３１に対応した第１の電極４、第２の電極２ａおよび半導体層９１ａのパターン構造の模式的平面図。
【図３３】（ａ）図３１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図３１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図３４】変形例２のテラヘルツ検出素子において、絶縁体基板をサンプル表面に貼付け、半導体基板を除去した様子を示す模式的鳥瞰図。
【図３５】図３４の裏面から見た様子を示す模式的鳥瞰図。
【図３６】変形例２のテラヘルツ発振検出素子の電磁界シミュレーション結果。
【図３７】（ａ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面図、（ｂ）実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例４に係るテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面図。
【図３８】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例５のテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の模式的平面図。
【図３９】実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例６のテラヘルツ発振検出素子の模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１２】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
[実施の形態]
（透過型テラヘルツ波検査装置）
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の模式的ブロック構成は、図１に示すように、テラヘルツ発振素子を備える発振器１００と、テラヘルツ検出素子を備える検出器２００と、発振器１００と検出器２００との間に配置された紙類３００とを備える。ここで、テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が紙類３００を透過して得られる透過テラヘルツ波をテラヘルツ検出素子によって検出し、紙類３００による減衰の大きさを基にして、紙類３００の枚数を判定することができる。
【００１４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、反射波の影響を検討する模式的ブロック構成は、図２に示すように表される。発振器１００と検出器２００との間の距離Ｄとすると、発振器１００からの放射テラヘルツ波ｈνiに対して、検出器２００などからの反射テラヘルツ波ｈνrの強度を測定することで、反射波の影響を把握することができる。
【００１５】
反射率Ｒは、ｅｘｐ（−ｉδ）の関数で表される。ここで、δ＝２π／λ・ｎ1・ｄで表される。ｎ1は、紙幣などの紙類３００における屈折率を表し、ｄは、紙幣などの紙類３００の膜厚を表し、λはテラヘルツ波の波長を表す。反射率Ｒは、紙類３００の枚数に応じて周期的に変化するため、反射率の変化によって、紙類３００の枚数を検出しようとすると、枚数が、例えば、１枚か、３枚かを見分けることができない。また、紙類３００に対するテラヘルツ波の反射率は、低く、約２０％以下である。例えば、図２の構成において、紙類３００が無い場合の検出器２００における検出強度の測定例では、約７５．３ｍＶであるのに対して、紙類３００が１枚存在すると、約６１．５ｍＶであり、約８０％以上透過し、反射率は約２０％以下である。
【００１６】
―発振器と検出器の距離Ｄと検出強度の関係―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝２ｍｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図３に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝３ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図４に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄ＝５ｃｍのときの検出強度と微小距離Δｄとの関係は、図５に示すように表される。図３〜図５において、測定条件は、発振器１００と検出器２００との距離Ｄを一定間隔とした後、発振器１００を微小距離Δｄだけ変化させている。
【００１７】
図３〜図５から明らかなように、Δｄ＝λ／２＝０．５ｍｍの周期で検出強度が変化しており、反射波の存在が認められる。また、発振器１００と検出器２００との距離Ｄが大きくなるほど、検出強度変化の振幅が小さくなることがわかる。このように、反射波の影響の有無を干渉の存在により確認することができる。検出器２００などからの反射波の影響で、発振器１００からの発振特性にも変化が生ずる。
【００１８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と、発振器と検出器の距離Ｄとの関係は、図６に示すように表される。図６において、測定条件は、発振器１００から３００ＧＨｚのテラヘルツ波を発振させた状態で、発振器１００と検出器２００との距離Ｄを変化させている。
【００１９】
図６に示すように、検出強度は、発振器１００と検出器２００との距離Ｄの増加とともに、指数関数的に減少している。ここで、例えば、検出強度ｆ（ｘ）は、距離をｘとすると、ｅｘｐ（−αｘ）に比例している。ここで、αは定数である。
【００２０】
３００ＧＨｚのテラヘルツ波の大気中における減衰量は、０．００１％／ｃｍ程度であることから、大気による減衰の影響は小さい。
【００２１】
一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが相対的に近い場合のテラヘルツ波のビーム４００の広がりの様子は、図７（ａ）に示すように表され、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが相対的に遠い場合のテラヘルツ波のビーム４００の広がりの様子は、図７（ｂ）に示すように表される。図７（ａ）および図７（ｂ）から明らかなように、テラヘルツ波ビーム４００のに広がりの影響により、発振器１００と検出器２００の距離Ｄが大きくなると、検出される電磁波量が減少している。
【００２２】
―紙幣の枚数と検出強度の関係―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置の測定系の模式的鳥瞰構造は、図８に示すように表される。紙幣からなる紙類３００が支持台５００上に固定され、発振器１００と検出器２００との間に配置されている。
【００２３】
図８に示すように、発振器１００と検出器２００の間に紙幣を入れていき、検出器２００において、透過テラヘルツ波の強度変化（透過率変化）を測定した結果は、図９〜図１０に示すように表される。すなわち、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、検出強度と紙幣枚数ｎとの関係の測定結果は、図９に示すように表され、透過率と紙幣枚数ｎとの関係は、図１０に示すように表される。
【００２４】
図９から明らかなように、反射率測定型の検査装置とは異なり、紙幣枚数ｎの増加に伴い、検出強度が減少する。図９の例では、検出強度の値が約３０ｍＶが検出限界ＤＬであり、紙幣枚数ｎ＝５まで検出可能であることがわかる。
【００２５】
また、図１０から明らかなように、紙幣枚数ｎの増加に伴い、透過率も減少する。
【００２６】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置において、紙幣中での減衰・干渉、紙幣間での干渉の影響を考慮したモデルを説明する模式的ブロック構成は、図１１に示すように表される。図１１において、紙幣中での干渉をＰＩ、紙幣間での干渉をＰＤで表している。紙幣での減衰・干渉と、紙幣間での干渉を考慮して、透過率を計算した結果を計算値として、図１０中に示す。ここで、紙幣での減衰は、図６において説明した検出強度ｆ（ｘ）∝ｅｘｐ（−αｘ）に基づいている。
【００２７】
図１０の計算値と実験値の比較より、紙幣中で伝播するテラヘルツ波も指数関数的に減衰することが確認された。
【００２８】
―紙幣中でのテラヘルツ波の干渉―
ここで、参考までに、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉について説明する。
【００２９】
紙幣中でのテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルは、図１２に示すように表される。発振器１００から放射されたテラヘルツ波Ｉ1は、紙類３００中でＩ2に減衰され、さらに検出器２００において、Ｉ3として検出される。一方、紙類３００中では、干渉効果によって、強度変調されてＩ4として伝播され、さらに検出器２００において、Ｉ5として検出される。
【００３０】
図１２に基づいて、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉効果を考慮した透過率Ｔは、次式で表される。即ち、
Ｔ＝１／[１＋４Ｒsin2(χｎ1Ｌ)／(１−Ｒ)2]
ここで、ｎ1は屈折率、χ＝２π／λ、反射率Ｒ＝｜(１−ｎ1)／（１＋ｎ1｜2で求めている。
【００３１】
図１２のテラヘルツ波の干渉の影響を考慮したモデルより、上記の透過率の理論式によって得られた透過率と紙幣枚数ｎとの関係は、図１３に示すように表される。図１３の結果では、紙幣枚数ｎに応じて、透過率が周期的に変化している。
【００３２】
図１２および図１３より明らかなように、紙幣中でのテラヘルツ波の干渉のみを考慮したモデルでは、透過率が指数関数的に減少するという実験結果を説明することができない。
【００３３】
以上の結果から、紙幣での減衰は、図６において説明した検出強度ｆ（ｘ）∝ｅｘｐ（−αｘ）に基づき、かつ図１０および図１１に示すように、紙幣中での減衰・干渉、紙幣間での干渉の影響を考慮したモデルに基づき、実験結果を説明することができる。
【００３４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置によれば、共鳴トンネルダイオードを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能である。
【００３５】
尚、発振器１００を構成するテラヘルツ発振素子と、検出器２００を構成するテラヘルツ検出素子は、いずれもＲＴＤ（Resonant Tunneling Diode：共鳴トンネルダイオード）を用いて構成することができる。基本的な構造は、ＲＴＤと、ＲＴＤと集積化されたスロットアンテナ構造からなる。
【００３６】
また、発振器１００を構成するテラヘルツ発振素子と、検出器２００を構成するテラヘルツ検出素子には、１つの素子で発振素子と検出素子を実現可能なテラヘルツ発振検出素子を適用することもできる。基本的な構造は、ＲＴＤと、ＲＴＤと集積化されたスロットアンテナ構造からなり、この基本的な構造によって、テラヘルツ発振検出素子を実現可能である。以下の説明では、主として、テラヘルツ発振検出素子について詳述する。
【００３７】
（テラヘルツ発振検出素子）
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図１４に示すように表され、図１４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図１５（ａ）に示すように表され、図１４のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１５（ｂ）に示すように表される。
【００３８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図１４〜図１５に示すように、半導体基板１と、半導体基板１上に配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された絶縁層３と、第２の電極２に対して絶縁層３を介して配置され、かつ半導体基板１上に第２の電極２に対向して配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された導波路７０と、導波路７０に隣接して、半導体基板１上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置されたホーン開口部８０と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【００３９】
能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、タンネット（ＴＵＮＮＥＴＴ：Tunnel Transit Time）ダイオード、インパット（ＩＭＰＡＴＴ：Impact Ionization Avalanche Transit Time）ダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ:Heterojunction Bipolar Transistor）などを適用することもできる。
【００４０】
ホーン開口部８０は、開口ホーンアンテナから構成される。ホーン開口部の開口角θは、例えば、１０度程度以下に設定することが、電磁波（ｈν）の検出方向に指向特性を持たせる上で望ましい。ホーン開口部８０の長さＬ３は、例えば、約７００μｍ程度以下である。ホーン開口部８０の先端部における開口幅は、例えば、約１６０μｍ程度である。
【００４１】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置されている。導波路７０の長さＬ２は、例えば、約７００μｍ程度以下である。また、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、例えば、約２４μｍ程度である。
【００４２】
なお、ホーン開口部８０のホーン形状は、電磁波を空気中から有効に検出するために必要な構造である。ホーン形状によって、インピーダンス整合性良く電磁波を空気中から効率よく検出することができる。尚、ホーンの形状は、直線性形状に限らず、非直線性形状、曲線形状、２次曲線形状、放物線形状、階段状形状などであっても良い。
【００４３】
共振器６０には、２箇所の凹部５、６が形成されており、この２つの凹部５、６に挟まれて、凸部７が形成されている。そして、第１の電極４の凸部７の略中央部には突起部８が形成され、この突起部８の下側に第２の電極２と挟まれるように、能動素子９０が配置される。
【００４４】
共振器６０の長さＬ１は、例えば、約３０μｍ程度以下である。突起部８の長さは、例えば、約６μｍ程度以下である。また、凹部５、６の幅（第１の電極４と第２の電極２との間隔）は、例えば、約４μｍ程度である。能動素子９０の寸法は、例えば、約１．４μｍ2程度である。但し、能動素子９０のサイズは、この値に限定されず、例えば、約５．３μｍ2程度以下であってもよい。能動素子９０の詳細構造については後述する。共振器６０の各部のサイズは、上記寸法に限定されるものではなく、受信するテラヘルツ電磁波の周波数に応じて設計上適宜設定されるものである。
【００４５】
また、図１４に示すように、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔に比べて、共振器６０が形成されている部分の第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、狭い。
【００４６】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置されている。金属／絶縁体／金属からなるＭＩＭリフレクタ５０の積層構造により、第１の電極４と第２の電極２は高周波的に短絡される。また、ＭＩＭリフレクタ５０は、直流的には開放（オープン）でありながら、高周波を反射させることが可能となるという効果を有する。
【００４７】
第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）および第２の電極２，２ａは、いずれも例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉのメタル積層構造からなり、Ｔｉ層は、後述する半絶縁性のＩｎＰ基板からなる半導体基板１との接触状態を良好にするためのバッファ層である。第１の電極４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２の電極２，２ａの各部の厚さは、例えば、約数１００ｎｍ程度であり、全体として、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すような平坦化された積層構造が得られている。なお、第１の電極４、第２の電極２は、いずれも真空蒸着法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００４８】
さらに詳細には、第１の電極４ａおよび第１の電極４ｃは、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第１の電極４ｂは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。第２の電極２は、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第２の電極２ａは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。
【００４９】
尚、第１の電極４ｂの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ（図示省略）によって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。同様に、第２の電極２ａの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ（図示省略）によって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。
【００５０】
絶縁層３は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。なお、絶縁層３の厚さは、ＭＩＭリフレクタ５０の幾何学的な平面寸法と、回路特性上の要求されるキャパシタ値を考慮して決めることができ、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度である。絶縁層３は、化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００５１】
―共鳴トンネルダイオード―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１６（ａ）に示すように表され、その変形例の模式的断面構造は、図１６（ｂ）に示すように表される。
【００５２】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な能動素子９０としてＲＴＤの構成例は、図１６（ａ）に示すように、半絶縁性のＩｎＰ基板からなる半導体基板１上に配置され,ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ａと、ＧａＩｎＡｓ層９１ａ上に配置され,ｎ型不純物をドープされたＧａＩｎＡｓ層９２ａと、ＧａＩｎＡｓ層９２ａ上に配置されたアンドープのＧａＩｎＡｓ層９３ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９３ｂ上に配置されたＡｌＡｓ層９４ａ／ＧａＩｎＡｓ層９５／ＡｌＡｓ層９４ｂから構成されたＲＴＤ部と、ＡｌＡｓ層９４ｂ上に配置されたアンドープのＧａＩｎＡｓ層９３ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９３ａ上に配置され,ｎ型不純物をドープされたＧａＩｎＡｓ層９２ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９２ｂ上に配置され,ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｂと、ＧａＩｎＡｓ層９１ｂ上に配置された第１の電極４ａと、ＧａＩｎＡｓ層９１ａ上に配置された第２の電極２とを備える。
【００５３】
変形例では、図１６（ｂ）に示すように、ｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｂ上に更にｎ型不純物を高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層９１ｃを配置し、第１の電極４ａとのコンタクトを良好にしている。
【００５４】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、ＲＴＤ部は、ＧａＩｎＡｓ層９５をＡｌＡｓ層９４ａ、９４ｂで挟んで形成されている。このように積層されたＲＴＤ部は、スペーサとして用いられるアンドープＧａＩｎＡｓ層９３ａ、９３ｂを介在させてｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａ、９２ｂ、及びｎ+型のＧａＩｎＡｓ層９１ａ、９１ｂ、若しくは９１ｃを介して、第２の電極２と第１の電極４にオーミックに接続される構造となっている。
【００５５】
ここで、各層の厚さは、例えば以下の通りである。
【００５６】
ｎ+型のＧａＩｎＡｓ層９１ａ、９１ｂ・９１ｃの厚さは、それぞれ例えば、約４００ｎｍ、１５ｎｍ・８ｎｍ程度である。ｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａおよび９２ｂの厚さは、略等しく、例えば、約２５ｎｍ程度である。アンドープＧａＩｎＡｓ層９３ａ・９３ｂの厚さは、例えば、約２ｎｍ・２０ｎｍ程度である。ＡｌＡｓ層９４ａおよび９４ｂの厚さは、等しく、例えば、約１．１ｎｍ程度である。ＧａＩｎＡｓ層９５の厚さは、例えば、約４．５ｎｍ程度である。
【００５７】
なお、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示す積層構造の側壁部には、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜など、若しくはこれらの多層膜からなる絶縁膜を堆積することもできる。絶縁層は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【００５８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子は、テラヘルツ発振素子とテラヘルツ検出素子を同一の製造工程で形成することも可能である。この場合、ＳＢＤの代わりにＲＴＤ（Ｄ）を検出素子として用いる。同一工程で製造されたテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）とテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）の模式的断面構造であって、集積化されたテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ―ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１７に示すように表される。各層の構成は、図１６（ｂ）と同様であるため、重複説明は省略する。
【００５９】
例えば、同一工程で製造されたテラヘルツ発振検出素子において、室温で観測した発振周波数は、約３００ＧＨｚ程度である。また、例えば、発振時におけるテラヘルツ発振検出素子の電流密度Ｊｐは、約７ｍＡ／μｍ2程度である。
【００６０】
尚、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、テラヘルツ発振素子に比べ、バリア層となるＡｌＡｓ層９４ａおよび９４ｂの厚さを厚く形成して、検出時におけるテラヘルツ検出素子の電流密度Ｊｐを低く設定して、低雑音化を図っても良い。同様に、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、テラヘルツ発振素子に比べ、ｎ型のＧａＩｎＡｓ層９２ａおよび９２ｂのドーピングレベルを低く形成して、検出時におけるテラヘルツ検出素子の電流密度Ｊｐを低く設定して、低雑音化を図っても良い。発振素子の場合は、ＲＴＤの電流密度が大きい方が望ましいが、検出素子として用いる場合に、発振が雑音となる可能性があるので、ＲＴＤの電流密度は、相対的に低い方が望ましい。このため、発振が雑音となる可能性がある場合には、このように電流密度を敢えて低下させて低雑音化のための構造を備えていても良い。
【００６１】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子においては、寄生発振抑制用のビスマス（Ｂｉ）配線も不要である。
【００６２】
―回路構成―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の発振素子（ＲＴＤ）の模式的回路構成は、図１８（ａ）に示すように、能動素子９０を構成するダイオードと、ＭＩＭリフレクタ５０を構成するキャパシタＣＭの並列回路によって表される。第１の電極４にはダイオードのアノードが接続され、第２の電極２には、ダイオードのカソードが接続され、第１の電極４にはマイナスの電圧、第２の電極２にはプラスの電圧が印加される。発振状態においては、ホーン開口部の開口方向であるＹ軸方向からの電磁波（ｈν）が指向性良く検出される。
【００６３】
図１９（ａ）に対応する簡易等価回路構成は、図１９（ｂ）に示すように、能動素子９０を構成するＲＴＤは、キャパシタＣ０１とインダクタＬ０１の並列回路で表わすことができ、ＭＩＭリフレクタ５０のキャパシタＣＭがさらに並列に接続される。
【００６４】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の検出素子（ＲＴＤ）の模式的回路構成は、図１９（ａ）に示すように、能動素子９０を構成するダイオードと、ＭＩＭリフレクタ５０を構成するキャパシタＣＭの並列回路によって表される。第１の電極４にはダイオードのアノードが接続され、第２の電極２には、ダイオードのカソードが接続され、第１の電極４にはマイナスの電圧、第２の電極２にはプラスの電圧が印加される。検出状態においては、ホーン開口部の開口方向であるＹ軸方向からの電磁波（ｈν）が指向性良く検出される。
【００６５】
図１９（ａ）に対応する簡易等価回路構成は、図１９（ｂ）に示すように、能動素子９０を構成するＲＴＤは、キャパシタＣ０１とインダクタＬ０１の並列回路で表わすことができ、ＭＩＭリフレクタ５０のキャパシタＣＭがさらに並列に接続される。
【００６６】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の発振素子（ＲＴＤ）のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成は、図２０（ａ）に示すように、ダイオード（ＲＴＤ）系を表す能動素子９０・キャパシタＣＭの並列回路に対して、アンテナ（ＡＮＴ）系を表すアンテナインダクタＬ・アンテナキャパシタＣＡ・アンテナ放射抵抗ＧANTの並列回路が並列に接続される。
【００６７】
図２０（ａ）の能動素子９０を構成するダイオードの等価回路構成は、図２０（ｂ）に示すように、コンタクト抵抗Ｒc・コンタクトキャパシタＣcからなるコンタクト部分の並列回路と、外部ダイオードキャパシタＣＤ・内部ダイオードキャパシタＣｄ・ダイオード負性抵抗（−Ｇｄ）からなるダイオード部分の並列回路と、インダクタＬＭ・抵抗ＲＭからなるメサ部分の直列回路が直列接続された構成を備える。
【００６８】
ここで、等価回路全体のアドミッタンスＹは、
Ｙ＝Ｙｄ＋Ｙｃ・Ｙａ・Ｙｍ／（Ｙｃ・Ｙａ＋Ｙａ・Ｙｍ＋Ｙｃ・Ｙｍ）
で表される。ここで、Ｙｄ＝−Ｇｄ＋ｊωＣｄ、Ｙｃ＝１／Ｒｃ＋ｊωＣｃ、Ｙｍ＝１／（Ｒｍ＋ｊωＬｍ）であり、Ｙａはアンテナ系のアドミッタンス、ωは発振角周波数を表す。各パラメータは、能動素子９０を構成するダイオード（ＲＴＤ）の物性値から求めることができる。
【００６９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＲＴＤ）の検出素子（ＲＴＤ）のアンテナ系も含めた模式的等価回路構成は、図２１に示すように、ダイオード（ＲＴＤ）系を表す能動素子９０・キャパシタＣＭの並列回路に対して、アンテナ（ＡＮＴ）系を表すアンテナインダクタＬ・アンテナキャパシタＣＡ・アンテナ放射抵抗ＧANTの並列回路が並列に接続される。
【００７０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性例は、図２２に示すように表され、約０．７５Ｖにおいて、ピーク電流Ｉpの値は、約１２ｍＡが得られている。また、０．７Ｖ〜１．０Ｖの範囲において、負性微分抵抗（ＮＤＲ：Negative Differential resistance）得られている。峰谷比（peak-to-valley ratio）は、約３である。
【００７１】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、共振器長Ｌ１をパラメータとする発振周波数ｆとピーク電流Ｉpの関係は、図２３に示すように表される。共振器長Ｌ１＝８０μｍでは、約２５０〜３００ＧＨｚ、Ｌ１＝６０μｍでは、約３００〜３２０ＧＨｚ、Ｌ１＝４０μｍでは、約３５０〜３７０ＧＨｚ、Ｌ１＝２０μｍでは、約３８０〜４００ＧＨｚの発振周波数ｆが得られている。ピーク電流Ｉpの値は、約４〜１０ｍＡである。共振器長Ｌ１が短くなると、発振周波数ｆは増加する傾向にある。
【００７２】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子において、発振強度と発振周波数ｆの関係は、図２４に示すように表される。室温で、約３００ＧＨｚの発振周波数ｆが得られている。この発振周波数ｆの値は、図１６に示される各層の構造、メサ領域の寸法、アンテナ構造などを調整することによって、変更可能である。
【００７３】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子に適用可能なショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ：Schottky Barrier Diode）の電流−電圧特性は、模式的に図２５に示すように表される。
【００７４】
一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性は、模式的に図２６に示すように、順方向および逆方向には、負性抵抗を有するため、ＳＢＤに比べて非線形性の大きい領域が存在し、ＲＴＤを検出素子として適用する場合、感度が高くなる。
【００７５】
ＳＢＤにおいては、ショットキーバリアを越えて流れる電子の数は、温度と共に上昇するため、検出感度を上げるために温度を上げると、熱雑音が増大し、Ｓ／Ｎ比が低下する。一方、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）においては、トンネル電流に寄与する電子は、フェルミエネルギーレベルよりも低い電子である。このため、トンネル電流の温度依存性は小さい。したがって、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）においては、負性抵抗の前後では、非線形性が大きいので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００７６】
図２６に示すように、電流−電圧特性上の動作点ＱではＮＤＲ領域である。実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子において検出感度を増大するためには、電流−電圧特性上の動作点を非発振状態とするとともに、微分抵抗の変化率を最大化することが望ましい。このような動作点は、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子の電流−電圧特性上の動作点Ｐおよび動作点Ｑに相当する。すなわち、電流−電圧特性上の動作点Ｐおよび動作点Ｒでは、ＮＤＲ領域にあり、しかも検出感度が極大値を取る。
【００７７】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ）の電流−電圧特性例であって、室温動作において、テラヘルツ波の照射時（Ａ）と、テラヘルツ波の非照射時（Ｂ）の特性変化は、図２７に示すように表される。図２７に示すように、バイアス電圧を例えば、０．５Ｖと設定することによって、テラヘルツ電磁波を良好な感度で、室温動作で検出可能である。
【００７８】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成は、図２８（ａ）に示すように表され、ＲＴＤに逆バイアス、ＳＢＤに順バイアス印加時の動作特性例は、図２８（ｂ）に示すように表される。図２８（ｂ）において、ＰRは、ＲＴＤに逆バイアス印加時の発振時のバイアス点に相当する。
【００７９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）の回路構成は、図２９（ａ）に示すように表され、ＲＴＤに順バイアス、ＳＢＤに逆バイアス印加時の動作特性例は、図２９（ｂ）に示すように表される。図２９（ｂ）において、ＰDは、ＲＴＤに順バイアス印加時の検出時のバイアス点に相当する。
【００８０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）においては、ＲＴＤとＳＢＤを並列に接続している。このとき、ＲＴＤが発振素子として機能する方向に電流を流すときに、ＳＢＤの順方向に電流が流れるようにすることで、ＳＢＤが寄生発振の抑制素子となる。
【００８１】
これとは逆の向きに電流を流すと、ＳＢＤは絶縁体として機能し、ＲＴＤは、検出素子として機能する。
【００８２】
ＲＴＤとＳＢＤは、いずれも非対称な電流―電圧特性を示すので、これらをうまく組み合わせることで、実施の形態に係るテラヘルツ発振検出素子（ＲＴＤ−ＳＢＤ）が、発振素子としても検出素子としても機能することができる。
【００８３】
ここで、ＲＴＤと並列に接続しているＳＢＤはあくまでも整流のためであり、検出素子として用いるものではない。ＳＢＤの理想としては、順方向バイアスでは、ＲＴＤが負性抵抗を示す電圧までは電流が流れなくて、負性抵抗の領域で寄生発振を抑制するような抵抗体として働くことである。一方、逆方向バイアスでは、電流が流れないような絶縁体として働くことである。これにより発振とは関係のない電圧では回路全体に流れる電流が少なくて済むという利点がある。
【００８４】
―変形例１―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例１のテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図３０に示すように表される。
【００８５】
変形例１においては、図３０に示すように、半導体基板１は、共振器６０,導波路７０,およびホーン開口部８０を形成する第１の電極４および第２の電極２の配置される領域において薄層化されている。また、半導体基板１上には、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。さらに、図３０に示すように、第１の電極４と第２の電極２間の導波路７０,およびホーン開口部８０の半導体基板１ａは、完全に除去されていても良い。その他の構成は、図１４の構成と同様であるため、各部の説明は省略する。
【００８６】
図３０において、薄層化された半導体基板１ａの厚さは、例えば、約２０μｍ程度である。また、導波路７０の長さは、例えば、約７００μｍ程度以下であり、ホーン開口部８０の長さも例えば、約７００μｍ程度以下である。ＭＩＭリフレクタ５０を含む変形例１に係るテラヘルツ検出素子の全体の長さは、例えば、約１６００μｍ程度以下でる。
【００８７】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子の電磁界シミュレーション結果によれば、薄層化された半導体基板１ａ上のＹ軸方向に延伸する電極パターンに沿って、Ｙ軸方向に一定の間隔で電界パターンが発生し、半導体基板１ａに垂直方向（−Ｚ軸方向）の電界の漏れはほとんどない。また、ＸＹＺ軸方向における３次元の電磁界シミュレーション結果によれば、Ｙ軸方向の指向性が顕著に良好となる。また、Ｙ軸方向放射強度と発振周波数との関係からは高調波成分が抑制され、指向性が向上する結果も得られている。薄層化された半導体基板１ａを形成する技術としては、メムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）素子の形成技術を適用することができる。
【００８８】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子によれば、半導体基板を薄層化することによって、基板の影響を抑制することが可能となり、指向性を向上させ、高効率に、基板に対して横方向の電波を発振検出することができ、しかも集積化が容易である。
【００８９】
変形例１のテラヘルツ発振検出素子によれば、半導体基板を薄層化することによって、基板の影響を抑制することが可能となり、基板に水平な方向に指向性を向上させ、効率良く、テラヘルツ電磁波を発振検出することが可能となる。
【００９０】
―変形例２―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例２のテラヘルツ発振検出素子の模式的鳥瞰構造は、図３１に示すように表され、また、図３１に対応した第１の電極４、第２の電極２ａおよび半導体層９１ａのパターン構造の模式的平面図は、図３２に示すように表される。また、図３１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３３（ａ）に示すように表され、図３１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図３１（ｂ）に示すように表される。
【００９１】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子は、図３１〜図３３に示すように、絶縁体基板１０と、絶縁体基板１０上に配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、第１の電極４ａ上に配置された絶縁層３と、絶縁体基板１０上に配置された層間絶縁膜９と、層間絶縁膜９上に配置され、かつ第１の電極４ａに対して絶縁層３を介して第１の電極４に対向して配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された半導体層９１ａと、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された導波路７０と、導波路７０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置されたホーン開口部８０と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【００９２】
ホーン開口部８０は、開口ホーンアンテナから構成される。ホーン開口部の開口角θは、例えば、１０度程度以下に設定することが、テラヘルツ電磁波（ｈν）の検出方向に指向特性を持たせる上で望ましい。ホーン開口部８０の長さＬ３は、例えば、約７００μｍ程度以下である。ホーン開口部８０の先端部における開口幅は、例えば、約１６０μｍ程度である。
【００９３】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置されている。導波路７０の長さＬ２は、例えば、約７００μｍ程度以下である。また、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、例えば、約２４μｍ程度である。
【００９４】
なお、ホーン開口部８０のホーン形状は、テラヘルツ電磁波を空気中から有効に検出するために必要な構造である。ホーン形状によって、インピーダンス整合性良くテラヘルツ電磁波を空気中から効率よく検出することができる。尚、ホーンの形状は、直線性形状に限らず、非直線性形状、曲線形状、２次曲線形状、放物線形状、階段状形状などであっても良い。
【００９５】
共振器６０には、２箇所の凹部５、６が形成されており、この２つの凹部５、６に挟まれて、凸部７が形成されている。そして、半導体層９１ａの凸部７の略中央部には突起部８が形成され、この突起部８の下側に第１の電極４ａと挟まれるように、能動素子９０が配置される。
【００９６】
共振器６０の長さＬ１は、例えば、約３０μｍ程度以下である。突起部８の長さは、例えば、約６μｍ程度以下である。また、凹部５、６の幅（第１の電極４と第２の電極２との間隔）は、例えば、約４μｍ程度である。能動素子９０の寸法は、例えば、約１．４μｍ2程度である。但し、能動素子９０のサイズは、この値に限定されず、例えば、約５．３μｍ2程度以下であってもよい。共振器６０の各部のサイズは、上記寸法に限定されるものではなく、受信するテラヘルツ電磁波の周波数に応じて設計上適宜設定されるものである。
【００９７】
また、図３１に示すように、導波路７０における第１の電極４と第２の電極２間の間隔に比べて、共振器６０が形成されている部分の第１の電極４と第２の電極２間の間隔は、狭い。
【００９８】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置されている。金属／絶縁体／金属からなるＭＩＭリフレクタ５０の積層構造により、第１の電極４と第２の電極２は高周波的に短絡される。また、ＭＩＭリフレクタ５０は、直流的には開放（オープン）でありながら、高周波を反射させることが可能となるという効果を有する。
【００９９】
第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）および第２の電極２，２ａは、いずれも例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉのメタル積層構造からなり、Ｔｉ層は、絶縁体基板１０との接触状態を良好にするためのバッファ層である。第１の電極４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２の電極２，２ａの各部の厚さは、例えば、約数１００ｎｍ程度であり、全体として、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すような平坦化された積層構造が得られている。なお、第１の電極４、第２の電極２は、いずれも真空蒸着法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１００】
さらに詳細には、第１の電極４ａおよび第１の電極４ｃは、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第１の電極４ｂは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。第２の電極２は、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｔｉからなり、第２の電極２ａは、例えば、Ａｕ／Ｔｉからなる。
【０１０１】
尚、第１の電極４ｂの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ１２ｂによって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。同様に、第２の電極２ａの表面層を形成するＴｉ層は、ボンディングワイヤ１２ａによって取り出し電極を形成する際、接触抵抗を低減するために除去することが望ましい。
【０１０２】
絶縁層３は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。なお、絶縁層３の厚さは、ＭＩＭリフレクタ５０の幾何学的な平面寸法と、回路特性上の要求されるキャパシタ値を考慮して決めることができ、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度である。絶縁層３は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１０３】
同様に、層間絶縁膜９は、例えば、ＳｉＯ2膜で形成することができる。その他、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＳｉＯＮ膜、ＨｆＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜などを適用することもできる。層間絶縁膜９の厚さは、図３３（ａ）に示すように、第２の電極２ａと層間絶縁膜９の全体の厚さが、第１の電極４の厚さと略同程度となるように設定されている。層間絶縁膜９は、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法などによって形成することができる。
【０１０４】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、電波を効率良く検出する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。絶縁体基板１０の厚さは、例えば、２００μｍ程度である。
【０１０５】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子において、上方は空気であるため、比誘電率εair＝１である。絶縁体基板１０として、ポリイミド樹脂基板を使用すると、ポリイミド樹脂の比誘電率εpoly＝３．５であるため、全体の放射電波に対する絶縁体基板１０の下方への放射電波の割合は、εpoly3/2／（εair3/2＋εpoly3/2）＝０．８７で表される。すなわち、全体の放射電波の内、約８７％は、絶縁体基板１０側から放射され、ホーン開口部８０を介して横方向へ放射される電波は、相対的に増大する。
【０１０６】
さらに、絶縁体基板１０として、テフロン（登録商標）樹脂基板を使用すると、テフロン（登録商標）の比誘電率εtef＝２．１であるため、全体の放射電波に対する絶縁体基板１０の下方への放射電波の割合は、εtef3/2／（εair3/2＋εtef3/2）＝０．７５で表される。すなわち、全体の放射電波の内、約７５％は、絶縁体基板１０側へ放出され、ホーン開口部８０を介して横方向へ放射される電波は、相対的に増大する。
【０１０７】
ＭＩＭリフレクタ５０は、図３３（ａ）に示すように、第１の電極４ａと第２の電極２間に絶縁層３を介在させた構造から形成されている。また、図３３（ｂ）から明らかなように、ＲＴＤからなる能動素子９０は、絶縁体基板１０上に第１の電極４ａを介して、配置されている。第１の電極４ａは、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ｂに接触して配置されている。第２の電極２は、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ａに接触して配置されている。さらに、第１の電極４（４ｂ，４ｃ）は、絶縁体基板１０上に延在して配置されている。
【０１０８】
このように、第１の電極４が、絶縁体基板１０上に延在して配置されていることから、第１の電極４と第２の電極２は、互いに短絡されることがなく、ＲＴＤのｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ａとｎ+ＧａＩｎＡｓ層９１ｂ間に所定の直流バイアス電圧を印加することができる。
【０１０９】
なお、第１の電極４には、ボンディングワイヤ１２ｂが接続され、第２の電極２ａには、ボンディングワイヤ１２ａが接続されて、第１の電極４と第２の電極２ａ間には、直流電源１５が接続されている。また、第１の電極４と第２の電極２ａ間には、寄生発振を防止するための抵抗（図示省略）が接続されている。
【０１１０】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子の構造において、第１の電極４上に直接、また第２の電極２上に層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０を貼付け、半導体基板１をエッチングで除去した後の上下反転した構造は、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように表される。図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、変形例２に係るテラヘルツ発振検出素子においては、第２の電極２上には半導体層９１ａが配置されが、第２の電極２ａも露出するため、第２の電極２ａに対して、ワイヤボンディングなどの電極取り出し工程を容易に行うことができる。
【０１１１】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子の製造方法においては、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、半導体基板１上に半導体層９１ａを形成後、パターニングによって、半導体層９１ａの幅を狭く形成し、半導体層９１ａ上に形成される第２の電極２のパターン幅を狭く形成する。残りの部分には、第２の電極２に接続し、所定の幅を有し、相対的に厚い第２の電極２ａを形成する。結果として、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、第２の電極２ａが、半導体基板１に接触する構造を得る。
【０１１２】
次に、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、第１の電極４上に直接、また第２の電極２上に層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０を貼付け、半導体基板１をエッチングで除去した後の上下反転した構造を得る。
【０１１３】
次に、図３１に示すように、第１の電極４にボンディングワイヤ１２ｂを接続し、第２の電極２ａに、ボンディングワイヤ１２ａを接続することで電極取り出しを実施する。
【０１１４】
半導体基板１は、例えば、半絶縁性のＩｎＰ基板によって形成され、厚さは、例えば、約６００μｍ程度である。ＩｎＰ基板のエッチング液としては、例えば、塩酸系のエッチング液を適用することができる。
【０１１５】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子において、厚さｄを有する絶縁体基板１０をサンプル表面に貼付け、半導体基板をエッチングにより除去する工程後の模式的鳥瞰構造は、図３４に示すように表され、図３４の裏面から見た模式的鳥瞰構造は、図３５に示すように表される。図３４から明らかなように、第１の電極４は、直接絶縁体基板１０に貼り付けられている。また、第２の電極２，２ａは、図３４では図示を省略しているが、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜９を介して絶縁体基板１０に貼り付けられている。図３４の詳細構造は、図３１に対応している。
【０１１６】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子として、能動素子９０に適用可能な共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）の模式的断面構造は、図１６（ａ）と同様に表される。また、その変形例の模式的断面構造は、図１６（ｂ）と同様に表される。また、同一の製造工程で形成されたテラヘルツ検出素子ＲＴＤ（Ｄ）とテラヘルツ発振素子ＲＴＤ（Ｏ）の集積化構造は、図１７と同様に表される。
【０１１７】
図１６および図１７は、半導体基板１上に配置された構造例であるが、その後の工程によって、第１の電極４ａに絶縁体基板１０を貼り付けた後、半導体基板１は、エッチングによって除去される。したがって、図１６および図１７は、絶縁体基板１０を貼り付ける程前における能動素子９０近傍の模式的断面構造に相当している。
【０１１８】
前述と同様に、能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、ＴＵＮＮＥＴＴダイオード、ＩＭＰＡＴＴダイオード、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＮ系ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴなどを適用することもできる。
【０１１９】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子のＸＹＺ軸方向における３次元の電磁界シミュレーション結果の一例は、図３６に示すように表される。Ｙ軸方向が、電波の出力方向であり、極めて良好な指向性が得られていることがわかる。図３６の例は、図３４および図３５に示す変形例２のテラヘルツ発振素子において、絶縁体基板１０を、厚さｄ＝２００ｎｍのポリイミド基板によって形成し、発振周波数ｆ＝０．５ＴＨｚとした結果である。
【０１２０】
変形例２のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、高効率に、基板に対して横方向に指向性高く発振することができ、しかも集積化が容易となる。
【０１２１】
―変形例３・変形例４
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造は、図３７（ａ）に示すように表され、変形例４のテラヘルツ検出素子の電極パターン構造は、図３７（ｂ）に示すように表される。尚、図３７（ａ）および（ｂ）においては、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０は図示を省略しているが、図３１と同様に配置されている。
【０１２２】
変形例３のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造は、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する第２の電極２にスタブ構造を備える例であり、変形例４のテラヘルツ検出素子の電極パターン構造は、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する第１の電極４にスタブ構造を備える例である。図３３（ａ）から明らかなように、第２の電極２上には、半導体層９１ａが配置されているため、図３７（ａ）および図３７（ｂ）では、半導体層９１ａが表示されているが、半導体層９１ａの下には、第２の電極２のパターンが同一のパターン形状で配置されている。
【０１２３】
すなわち、図３７（ａ）に示すように、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、複数のスタブ１３Ａを備える。
【０１２４】
また、図３７（ｂ）に示すように、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第１の電極４は、複数のスタブ１３Ｂを備える。
【０１２５】
複数のスタブ１３Ａまたは１３Ｂは、共振器６０に面して等間隔に配置されていてもよく、或いは、その間隔が変化するように配置されていてもよい。
【０１２６】
上記の変形例３・変形例４を組み合わせて、第２の電極２と第１の電極４の両方に複数のスタブを備えていてもよい。
【０１２７】
電磁波の伝送線路の一部に電磁波の波長の４分の１の長さのスタブを設けて、その中に電磁波を引き込み、それを反射させて伝送線路に戻すことにより共振回路が形成されることが分かっている。これは、伝送線路に入射した電磁波のうち、スタブの長さの４倍の波長を持つ電磁波のみが、スタブの位置で等価的に短絡され、これによって当該電磁波が反射されるため、その電磁波の伝送線路からの漏れが少なくなるという現象である。この方法によれば、入力される電磁波の波長に対してスタブの長さが４分の１波長と決まっているために、電磁波の波長がスタブの長さの４倍になる電磁波に対しては強く共振して反射させることができるが、帯域幅の広い電磁波についてはその反射効果は少ない。
【０１２８】
変形例３のスタブ１３Ａの長さは、帯域を持った入射電磁波の中心部分の電磁波の４分の１波長としないで、４分の１からずれた長さにする。例えば、反射させたい周波数幅があったときその周波数幅の中央値の周波数を持つ電磁波を一部反射させるための２波長〜３波長以上の長さのスタブ１３Ａを多く設けることにより、反射させたい周波数幅の電磁波を幅広い範囲で反射させることが可能である。
【０１２９】
当然のことながら、電磁波の反射率は４分の１波長のときと比べると小さくなるのであるが、それでもスタブがない場合と比較するとかなりの反射が起こる。そして、共振条件がゆるい分だけ、ある帯域を持った周波数（ある波長の幅を持った電磁波）に対して、満遍なく反射する効果がある。また、多段スタブの間隔は、反射させたい電磁波の周波数幅の中央値の周波数を持つ電磁波に対して、波長の半分程度の長さとすることにより各スタブからの反射の間に強め合う干渉（ブラッグ反射）が起こり、反射波が重ねあわされて、反射率がほぼ１００％の大きな値になる。スタブの長さ、数、間隔によって、反射する周波数幅、中心周波数は総合的に決定される。
【０１３０】
所定の帯域幅を有する電磁波の中心波長をλ０として、スタブの間隔をλ０／２とすると、反射率が１００％に近い電磁波の波長範囲Δλを得ることができる。このとき、スタブの長さは、２〜３λ０以上に設計するのがよい。また、スタブの幅がスタブの間隔の半分のとき、スタブ数５〜１０個程度の少ない数で１００％に近い大きな反射率となる。スタブ幅がそれ以外のときは大きな反射率を得るためにはスタブ数を増やす必要があり、また、周波数幅も狭くなる。しかしながら、これらの長さは限定されるものではなく反射する帯域幅との関係で設計的に規定されるものである。
【０１３１】
なお、変形例３では、スタブ１３ＡおよびＭＩＭリフレクタにより、漏れ電磁波が反射され、共振器６０側に戻される。そして、反射された電磁波が放射電波として放出されるために、能動素子９０において放射される電磁波は高出力となる。
【０１３２】
変形例４においてもスタブ１３Ｂの動作は、スタブ１３Ａと同様であるため、重複する説明は省略する。
【０１３３】
なお、第２の電極２と第１の電極４の両方に多段のスタブを設けることにより、片方だけの場合に比べ約半分のスタブ数で同等の大きな反射率を得ることができる。また、周波数幅や中心周波数を決める際の設計の自由度を上げることができるので、設計上極めて有効である。なお、第２の電極２と第１の電極４の双方に付けるスタブの長さ、数、間隔は必ずしも等しい必要はなく、設計上自由に変更することができる。
【０１３４】
変形例３および変形例４のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易となる。
【０１３５】
変形例３および変形例４のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、ＭＩＭレフレクタを構成する電極にスタブ構造を組み合わせることによって、基板に水平な方向にさらに効率良く、指向性高く電磁波を放射することが可能となる。
【０１３６】
―変形例５―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例５のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面構成は、図３８に示すように表される。
【０１３７】
変形例５に係るテラヘルツ発振検出素子においても第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）、第２の電極２，２ａ、ＭＩＭリフレクタ５０、共振器６０、能動素子９０の構成は、変形例２と同様であるため、以下において、重複説明は省略する。
【０１３８】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子は、図３８に示すように、絶縁体基板１０と、絶縁体基板１０上に配置された第１の電極４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、第１の電極４ａ（図３１）上に配置された絶縁層３（図３１）と、絶縁体基板１０上に配置された層間絶縁膜９（図３１）と、層間絶縁膜９上に配置され、かつ第１の電極４ａに対して絶縁層３を介して第１の電極４に対向して配置された第２の電極２，２ａと、第２の電極２上に配置された半導体層９１ａと、絶縁体基板１０上に第１の電極４に隣接し、かつ第２の電極２ａとは反対側に第１の電極４に対向して配置された第１スロットライン電極４１と、絶縁体基板１０上に第２の電極２ａに隣接し、かつ第１の電極４とは反対側に第２の電極２ａに対向して配置された第２スロットライン電極２１と、絶縁層３を挟み第１の電極４ａと第２の電極２間に形成されたＭＩＭリフレクタ５０と、ＭＩＭリフレクタ５０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された共振器６０と、共振器６０の略中央部に配置された能動素子９０と、共振器６０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された第１導波路７０と、第１導波路７０に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第２の電極２間に配置された第１ホーン開口部８０と、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第１スロットライン電極４１間に配置された第２導波路７１と、第２導波路７１に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１の電極４と第１スロットライン電極４１間に配置された第２ホーン開口部８１と、絶縁体基板１０上に対向する第２の電極２ａと第２スロットライン電極２１間に配置された第３導波路７２と、第３導波路７２に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第２の電極２ａと第２スロットライン電極２１間に配置された第３ホーン開口部８２と、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０とを備える。
【０１３９】
変形例２と同様に、能動素子９０としてはＲＴＤが代表的なものであるが、これ以外のダイオードやトランジスタでも構成可能なものである。その他の能動素子としては、例えば、ＴＵＮＮＥＴＴダイオード、ＩＭＰＡＴＴダイオード、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＮ系ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴなどを適用することもできる。
【０１４０】
ホーン開口部８０〜８２は、開口ホーンアンテナを構成する。
【０１４１】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子においては、図３８に示すように、出力端におけるスロットライン電極２１および４１の幅Ｗ４は、例えば、１６０μｍ程度である。また、図３８に示すように、出力端におけるホーン開口部８０の幅Ｄ２０およびホーン開口部８１および８２の幅Ｄ１０、および、スロットライン電極２１および４１の幅Ｗ４は、適宜変更可能である。
【０１４２】
導波路７０は、共振器６０の開口部に配置される。
【０１４３】
ＭＩＭリフレクタ５０は共振器６０の開口部と反対側の閉口部に配置される。
【０１４４】
ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、図３７（ａ）に示された変形例３と同様の複数のスタブを備えていても良い。同様に、ＭＩＭリフレクタ５０を構成する部分において、第２の電極２は、図３７（ｂ）に示された変形例４と同様の複数のスタブを備えていても良い。
【０１４５】
また、上記において、複数のスタブは、共振器６０に面して等間隔に配置されていても良く、また、間隔が変化するように配置されていても良い。
【０１４６】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、横方向に電波を効率良く、指向性高く検出する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、第１の実施の形態と同様に、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。
【０１４７】
絶縁体基板１０として、ポリイミド樹脂基板を使用すると、全体の受信電波の内、約８７％は、絶縁体基板１０側から検出され、ホーン開口部８０を介して横方向から検出される受信電波は、相対的に増大する点は、変形例２と同様である。
【０１４８】
また、絶縁体基板１０として、テフロン（登録商標）樹脂基板を使用すると、変形例２と同様に、全体の放射電波の内、約７５％は、絶縁体基板１０側へ放出され、ホーン開口部８０を介して横方向から放射される電波は、相対的に増大する点も、変形例２と同様である。
【０１４９】
変形例５に係るテラヘルツ発振検出素子においては、能動素子９０に接続された第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナの両サイドに、同じ形状をしたテーパ形状の１対のスロットライン電極４１、２１を配置することで、変形例２に比べ、検出電波の指向性がさらに向上する。
【０１５０】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子によれば、第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナの両サイドに、テーパ形状の１対のスロットライン電極４１、２１を並列化配置することで、絶縁体基板１０上にテーパスロットアンテナを集積化しても、絶縁体基板１０の影響を抑制し、充分な放射電波の指向性を得ることができる。
【０１５１】
中央部の第１の電極４および第２の電極２からなるテーパスロットアンテナから広がった電界が、両サイドに設けた１対のスロットライン電極４１、２１に引き込まれて、スロットライン電極４１、２１の端面で反射され、中央部の第１の電極４および第２の電極２に戻ってくる。このとき、中央部の第１の電極４および第２の電極２およびスロットライン電極４１、２１内には、定在波が形成され、反射してきた電界によって、内部に電磁波が受信される。中央部の第１の電極４および第２の電極２および１対のスロットライン電極４１、２１からの放射電磁界が、干渉し合うことによって、放射電磁波の指向性が向上する。
【０１５２】
変形例５のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、かつスロットライン電極を並列化配置して定在波を有効に発生させることによって、さらに高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易である。
【０１５３】
―変形例６―
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能な変形例６のテラヘルツ発振検出素子の電極パターン構造の模式的平面構成は、図３９に示すように表される。
【０１５４】
変形例６のテラヘルツ発振検出素子においても第１の電極４、第２の電極２、ＭＩＭリフレクタ５０、共振器６０、能動素子９０、第１のスロットライン電極４１、第２のスロットライン電極２１の構成は、第２の実施の形態と同様であるため、以下において、重複説明は省略する。
【０１５５】
変形例６のテラヘルツ検出素子は、図３６に示すように、図３５に示した変形例５の電極パターン構成に対して、さらに、１対のスロットライン電極２２,４２を並列化配置している。すなわち、絶縁体基板１０上に第１スロットライン電極４１に隣接し、かつ第１の電極４とは反対側に第１スロットライン電極４１に対向して配置された第３スロットライン電極４２と、絶縁体基板１０上に第２スロットライン電極２１に隣接し、かつ第２の電極２ａとは反対側に第２スロットライン電極２１に対向して配置された第４スロットライン電極２２と、絶縁体基板１０上に対向する第１スロットライン電極４１と第３スロットライン電極４２間に配置された第４導波路７４と、第４導波路７４に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第１スロットライン電極４１と第３スロットライン電極４２間に配置された第４ホーン開口部８４と、絶縁体基板１０上に対向する第２スロットライン電極２１と第４スロットライン電極２２間に配置された第５導波路７３と、第５導波路７３に隣接して、絶縁体基板１０上に対向する第２スロットライン電極２１と第４スロットライン電極２２間に配置された第５ホーン開口部８３とを備える。図３９において、第１の電極４と第２の電極２間に接続されたＳＢＤ３０は、図示を省略している。
【０１５６】
また、絶縁体基板１０は、半導体層９１ａよりも低誘電率材料の基板からなることが、横方向に電波を効率良く、指向性高く放射する上で望ましい。低誘電率材料の絶縁体基板１０としては、第１の実施の形態と同様に、例えば、ポリイミド樹脂基板、テフロン（登録商標）基板などを適用することができる。
【０１５７】
図３９の構成において、スロットライン電極２１,４１の外側に１対のスロットライン電極２２,４２をさらに並列化配置することによって、指向性がさらに向上する。
【０１５８】
変形例６のテラヘルツ発振検出素子によれば、低誘電率の絶縁体基板を用いることで横方向の指向性を改善し、かつ２対のスロットライン電極を並列化配置して定在波を有効に発生させることによって、さらに高効率かつ高出力に、基板に対して横方向に指向性高く放射することができ、しかも集積化が容易である。
【０１５９】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子によれば、共鳴トンネルダイオードとＳＢＤの並列構成からなる電子デバイス単体でテラヘルツ電磁波を発振検出するので、発振器および検出器が、従来技術よりも飛躍的に小さくなり、高感度、低雑音でテラヘルツ電磁波を発振検出可能である。
【０１６０】
実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振検出素子によれば、同一工程で製造可能なテラヘルツ検出素子と組み合わせることによって、送信器および検出器が、従来技術よりも飛躍的に小さくなり、高感度、低雑音でテラヘルツ電磁波の無線送受信方式を提供することも可能である。
【０１６１】
また、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置に適用可能なテラヘルツ発振素子（ＲＴＤ）においては、テラヘルツ検出素子としても利用可能であるため、同一の素子で発振素子としても検出素子としても機能するデバイスの構成が可能である。
【０１６２】
本発明によれば、ＲＴＤを利用し、テラヘルツ波の透過を利用することで紙類による減衰の大きさを基にして、枚数の判定が可能な透過型テラヘルツ波検査装置を提供することができる。
【０１６３】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態に係る透過型テラヘルツ波検査装置について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１６４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明の透過型テラヘルツ波検査装置は、紙類の検査、金券の検査、偽札の検査など、幅広い分野に適用することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１…半導体基板
２、２ａ…第２の電極
３…絶縁層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ…第１の電極
５,６…凹部
７…凸部
８…突起部
９…層間絶縁膜
１０…絶縁体基板
１３Ａ,１３Ｂ…スタブ
１５…直流電源
２１,２２,４１,４２…スロットライン電極
３０…ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）
５０…ＭＩＭリフレクタ
６０…共振器
７０,７１,７２,７３,７４…導波路
８０,８１,８２,８３,８４…ホーン開口部
９０…能動素子
９１ａ…半導体層
１００…発振器
２００…検出器
３００…紙類
４００…ビーム
５００…支持台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ発振素子を備える発振器と、
テラヘルツ検出素子を備える検出器と、
前記発振器と前記検出器との間に配置された紙類と
を備え、前記テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が前記紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波を前記テラヘルツ検出素子によって検出し、前記紙類による減衰の大きさを基にして、前記紙類の枚数を判定することを特徴とする透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項２】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された絶縁層と、
前記第２の電極に対して前記絶縁層を介して配置され、かつ前記半導体基板上に前記第１の電極に対向して配置された第１の電極と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された導波路と、
前記導波路に隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置されたホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項３】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項２に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項４】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
絶縁体基板と、
前記絶縁体基板上に配置された第１の電極と、
前記第１の電極上に配置された絶縁層と、
前記絶縁体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置され、かつ前記第１の電極に対して前記絶縁層を介して前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された半導体層と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された導波路と、
前記導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置されたホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項４に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項６】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
絶縁体基板と、
前記絶縁体基板上に配置された第１の電極と、
前記第１の電極上に配置された絶縁層と、
前記絶縁体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置され、かつ前記第１の電極に対して前記絶縁層を介して前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された半導体層と、
前記絶縁体基板上に前記第１の電極に隣接し、かつ前記第２の電極とは反対側に前記第１の電極に対向して配置された第１スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に前記第２の電極に隣接し、かつ前記第１の電極とは反対側に前記第２の電極に対向して配置された第２スロットライン電極と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された第１導波路と、
前記第１導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された第１ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第１スロットライン電極間に配置された第２導波路と、
前記第２導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第１スロットライン電極間に配置された第２ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第２の電極と前記第２スロットライン電極間に配置された第３導波路と、
前記第３導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第２の電極と前記第２スロットライン電極間に配置された第３ホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項８】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
前記絶縁体基板上に第１スロットライン電極に隣接し、かつ前記第１の電極とは反対側に前記第１スロットライン電極に対向して配置された第３スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に第２スロットライン電極に隣接し、かつ前記第２の電極とは反対側に前記第２スロットライン電極に対向して配置された第４スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第１スロットライン電極と前記第３スロットライン電極間に配置された第４導波路と、
前記第４導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１スロットライン電極と前記第３スロットライン電極間に配置された第４ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第２スロットライン電極と前記第４スロットライン電極間に配置された第５導波路と、
前記第５導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第２スロットライン電極と前記第４スロットライン電極間に配置された第５ホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項９】
前記半導体基板は、前記共振器,前記導波路,および前記ホーン開口部を形成する前記第１の電極および前記第２の電極の配置される領域において、薄層化されていることを特徴とする請求項２に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１０】
前記能動素子は、共鳴トンネルダイオード、タンネットダイオード、インパットダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１１】
前記ホーン開口部は、開口ホーンアンテナを構成することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１２】
前記絶縁体基板は、前記半導体層よりも低誘電率材料の基板からなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１３】
前記導波路は、前記共振器の開口部に配置されたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１４】
前記ＭＩＭリフレクタは前記共振器の開口部と反対側の閉口部に配置されたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１５】
前記ＭＩＭリフレクタを構成する部分において、前記第２の電極は、複数のスタブを備えたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１６】
前記ＭＩＭリフレクタを構成する部分において、前記第１の電極は、複数のスタブを備えたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１７】
前記複数のスタブは、前記共振器に面して等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１８】
前記複数のスタブは、前記共振器に面してその間隔が変化するように配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１】
テラヘルツ発振素子を備える発振器と、
テラヘルツ検出素子を備える検出器と、
前記発振器と前記検出器との間に配置された紙類と
を備え、前記テラヘルツ発振素子より放射されたテラヘルツ波が前記紙類を透過して得られる透過テラヘルツ波を前記テラヘルツ検出素子によって検出し、前記紙類による減衰の大きさを基にして、前記紙類の枚数を判定することを特徴とする透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項２】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された絶縁層と、
前記第２の電極に対して前記絶縁層を介して配置され、かつ前記半導体基板上に前記第１の電極に対向して配置された第１の電極と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された導波路と、
前記導波路に隣接して、前記半導体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置されたホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項３】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項２に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項４】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
絶縁体基板と、
前記絶縁体基板上に配置された第１の電極と、
前記第１の電極上に配置された絶縁層と、
前記絶縁体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置され、かつ前記第１の電極に対して前記絶縁層を介して前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された半導体層と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された導波路と、
前記導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置されたホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項４に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項６】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
絶縁体基板と、
前記絶縁体基板上に配置された第１の電極と、
前記第１の電極上に配置された絶縁層と、
前記絶縁体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置され、かつ前記第１の電極に対して前記絶縁層を介して前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された半導体層と、
前記絶縁体基板上に前記第１の電極に隣接し、かつ前記第２の電極とは反対側に前記第１の電極に対向して配置された第１スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に前記第２の電極に隣接し、かつ前記第１の電極とは反対側に前記第２の電極に対向して配置された第２スロットライン電極と、
前記絶縁層を挟み前記第１の電極と前記第２の電極間に形成されたＭＩＭリフレクタと、
前記ＭＩＭリフレクタに隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された共振器と、
前記共振器の略中央部に配置された能動素子と、
前記共振器に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された第１導波路と、
前記第１導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第２の電極間に配置された第１ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第１スロットライン電極間に配置された第２導波路と、
前記第２導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１の電極と前記第１スロットライン電極間に配置された第２ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第２の電極と前記第２スロットライン電極間に配置された第３導波路と、
前記第３導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第２の電極と前記第２スロットライン電極間に配置された第３ホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第２の電極間に接続されたショットキーバリアダイオードを備えることを特徴とする請求項６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項８】
前記テラヘルツ発振素子および前記テラヘルツ検出素子は、
前記絶縁体基板上に第１スロットライン電極に隣接し、かつ前記第１の電極とは反対側に前記第１スロットライン電極に対向して配置された第３スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に第２スロットライン電極に隣接し、かつ前記第２の電極とは反対側に前記第２スロットライン電極に対向して配置された第４スロットライン電極と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第１スロットライン電極と前記第３スロットライン電極間に配置された第４導波路と、
前記第４導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第１スロットライン電極と前記第３スロットライン電極間に配置された第４ホーン開口部と、
前記絶縁体基板上に対向する前記第２スロットライン電極と前記第４スロットライン電極間に配置された第５導波路と、
前記第５導波路に隣接して、前記絶縁体基板上に対向する前記第２スロットライン電極と前記第４スロットライン電極間に配置された第５ホーン開口部と
を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項９】
前記半導体基板は、前記共振器,前記導波路,および前記ホーン開口部を形成する前記第１の電極および前記第２の電極の配置される領域において、薄層化されていることを特徴とする請求項２に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１０】
前記能動素子は、共鳴トンネルダイオード、タンネットダイオード、インパットダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１１】
前記ホーン開口部は、開口ホーンアンテナを構成することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１２】
前記絶縁体基板は、前記半導体層よりも低誘電率材料の基板からなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１３】
前記導波路は、前記共振器の開口部に配置されたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１４】
前記ＭＩＭリフレクタは前記共振器の開口部と反対側の閉口部に配置されたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１５】
前記ＭＩＭリフレクタを構成する部分において、前記第２の電極は、複数のスタブを備えたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１６】
前記ＭＩＭリフレクタを構成する部分において、前記第１の電極は、複数のスタブを備えたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１７】
前記複数のスタブは、前記共振器に面して等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【請求項１８】
前記複数のスタブは、前記共振器に面してその間隔が変化するように配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の透過型テラヘルツ波検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図３６】
【公開番号】特開２０１２−２１５５３０（Ｐ２０１２−２１５５３０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２２２０（Ｐ２０１１−８２２２０）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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