(57)【要約】  ＲＦミキサは、第１、第２、第３、および第４のカーボンナノチューブダイオードを含むダイオードクァッドを含み、各カーボンナノチューブダイオードはｐｎ接合を含む。ミキサはまた、ダイオードの各々に結合されたＲＦ入力とダイオードの各々に結合された局部発振器入力とを含む。
2008524855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）ミキサであって、
ＲＦ信号を受取るためのＲＦ入力と、
前記ＲＦ入力と結合された少なくとも２つのカーボンナノチューブダイオードとを含む、ミキサ。
【請求項２】
前記少なくとも２つのカーボンナノチューブダイオードと結合された局部発振器入力をさらに含む、請求項１に記載のミキサ。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブダイオードの各々は、少なくとも１つの半導体単層カーボンナノチューブを含み、前記ナノチューブの各々は、ｐｎ接合を形成するために選択的にドープされた部分を有する、請求項１に記載のミキサ。
【請求項４】
前記少なくとも２つのカーボンナノチューブダイオードはドープされたナノチューブアレイを含む、請求項１に記載のミキサ。
【請求項５】
前記少なくとも２つのカーボンナノチューブダイオードは、ダイオードクァッドを形成するために結合された４つのｐｎ接合ナノチューブダイオードを含む、請求項１に記載のミキサ。
【請求項６】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１０個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項４に記載のミキサ。
【請求項７】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１００個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項４に記載のミキサ。
【請求項８】
前記ＲＦ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項１に記載のミキサ。
【請求項９】
前記ＬＯ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項１に記載のミキサ。
【請求項１０】
無線周波数（ＲＦ）ミキサであって、
第１、第２、第３、および第４のカーボンナノチューブダイオードを含むダイオードクァッドを含み、各カーボンナノチューブダイオードはｐｎ接合を含み、さらに
前記ダイオードの各々に結合されたＲＦ信号を受取るためのＲＦ入力と、前記ダイオードの各々と結合された局部発振器入力とを含む、ミキサ。
【請求項１１】
前記第１のダイオードのｐ側は前記第２のダイオードのｎ側と結合され、前記第２のダイオードのｐ側は前記第３のダイオードのｎ側と結合され、前記第３のダイオードのｐ側は前記第４のダイオードのｎ側と結合され、前記第４のダイオードの前記ｐ側は前記第１のダイオードのｎ側と結合される、請求項１０に記載のミキサ。
【請求項１２】
前記カーボンナノチューブダイオードの各々は少なくとも１つの半導体単層カーボンナノチューブを含み、前記ナノチューブの各々はｐｎ結合を形成するために選択的にドープされた部分を有する、請求項１０に記載のミキサ。
【請求項１３】
前記カーボンナノチューブダイオードの各々はドープされたナノチューブアレイを含む、請求項１０に記載のミキサ。
【請求項１４】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１０個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項１５】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１００個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項１４に記載のミキサ。
【請求項１６】
前記ＲＦ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項１０に記載のミキサ。
【請求項１７】
前記ＬＯ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項１０に記載のミキサ。
【請求項１８】
前記ＲＦ入力は、前記第１のダイオードのｐ側に結合された第１の金属カーボンナノチューブアンテナと、前記第３のダイオードのｐ側に結合された第２の金属カーボンナノチューブアンテナとを含む、請求項１１に記載のミキサ。
【請求項１９】
前記局部発振器入力は、前記第２のダイオードのｐ側に結合された第１の金属カーボンナノチューブアンテナと、前記第４のダイオードのｐ側に結合された第２の金属カーボンナノチューブアンテナとを含む、請求項１１に記載のミキサ。
【請求項２０】
ダイオードクァッドであって、
基板と、
前記基板の表面に形成され、第１のギャップによって分離された第１および第２の電極と、
基板の表面に形成され、第２のギャップによって分離された第２および第３の電極とを含み、前記第２および前記第３の電極の一部は前記第１のギャップに形成され、
前記第１の電極を前記第３の電極と接続する第１のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードと、
前記第１の電極を前記第４の電極と接続する第２のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードと、
前記第２の電極を前記第３の電極と接続する第３のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードと、
前記第２の電極を前記第４の電極と接続する第４のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードとを含む、ダイオードクァッド。
【請求項２１】
前記第１および第２の電極は前記ダイオードクァッドへのＲＦ入力である、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２２】
前記第３および第４の電極は前記ダイオードクァッドへの局部発振器入力である、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２３】
前記第１のダイオードのｐ側は前記第３の電極に結合され、前記第２の電極のｐ側は前記第１の電極に結合され、前記第３のダイオードのｐ側は前記第４の電極に結合され、前記第４の電極のｐ側は前記第２の電極に結合される、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２４】
前記第１、第２、第３、および第４の電極にそれぞれ接続される、第１、第２、第３、および第４の金属ナノチューブアンテナをさらに含む、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２５】
前記ダイオードの各々は少なくとも１つの半導体単層カーボンナノチューブを含み、前記ナノチューブの各々はｐｎ接合を形成するために選択的にドープされた部分を有する、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２６】
前記ダイオードの各々はドープされたナノチューブアレイを含む、請求項２０に記載のダイオードクァッド。
【請求項２７】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１０個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項２６に記載のダイオードクァッド。
【請求項２８】
各ドープされたナノチューブアレイは少なくとも１００個のドープされたカーボンナノチューブを含む、請求項２６に記載のダイオードクァッド。
【請求項２９】
スキャナであって、
ミキサのアレイを含み、各ミキサは、
第１、第２、第３および第４のカーボンナノチューブダイオードを含むダイオードクァッドを含み、各カーボンナノチューブダイオードはｐｎ接合を含み、前記ミキサは
各ダイオードの各々と結合されたＲＦ入力と、
各ダイオードの各々と結合された局部発振器入力とを含み、前記スキャナは
ＲＦ源と、
前記ＲＦ源からのＲＦ信号をミキサの前記アレイに集束するため、かつ局部発振器入力をミキサの前記アレイに走査するためのミラー手段と、
像を生成するために前記アレイの出力を処理するための処理手段とを含む、スキャナ。
【請求項３０】
前記ダイオードクァッドは、
基板と、
前記基板の表面に形成され、第１のギャップによって分離される第１および第２の電極と、
基板の表面に形成され、第２のギャップによって分離される第２および第３の電極とを含み、前記第２および前記第３の電極の一部は前記第１のギャップにおいて形成され、
前記第１の電極を前記第３の電極と接続する第１のｐｎカーボンナノチューブダイオードと、
前記第１の電極を前記第４の電極と接続する第２のｐｎカーボンナノチューブダイオードと、
前記第２の電極を前記第３の電極と接続する第３のｐｎカーボンナノチューブダイオードと、
前記第２の電極を前記第４の電極と接続する第４のｐｎカーボンナノチューブダイオードとを含む、請求項２９に記載のスキャナ。
【請求項３１】
前記第１のダイオードのｐ側は前記第２のダイオードのｎ側と結合され、前記第２のダイオードのｐ側は前記第３のダイオードのｎ側と結合され、前記第３のダイオードのｐ側は前記第４のダイオードのｎ側と結合され、前記第４のダイオードの前記ｐ側は前記第１のダイオードのｎ側と結合される、請求項２９に記載のスキャナ。
【請求項３２】
前記ＲＦ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項２９に記載のスキャナ。
【請求項３３】
前記ＬＯ入力は少なくとも１つの金属カーボンナノチューブアンテナを含む、請求項２９に記載のスキャナ。
【請求項３４】
前記ＲＦ源は１ＴＨｚを超える周波数を有する信号を生成する、請求項２９に記載のスキャナ。
【請求項３５】
ダイオードクァッド構成に配列される少なくとも４つのカーボンナノチューブ装置をさらに含み、前記ＲＦ入力はカーボンナノチューブ装置の第１の対に結合され、局部発振器入力はカーボンナノチューブ装置の第２の対に結合される、請求項１に記載のミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、無線周波数（ＲＦ）装置一般に関し、より特定的には、本発明は、カーボンナノチューブ技術を利用する高周波数検知器、ミキサ、およびダウンコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
カーボンナノチューブは、１９９０年代初頭、フラーレンのアーク蒸着合成物の製品として発見された。科学者らは、カーボンナノチューブが特異な物理特性を有すると判断し、多くの異なる適用例において潜在的に使用されるとして多大な注目を集めた。たとえば、単層カーボンナノチューブは、高電流密度および低キャパシタンス特性を有する。しかしながら、ナノチューブ技術についての商業的に実行可能な電子適用例は、非常に最近まで利用可能ではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、カーボンナノチューブ技術に基づく、改良された製品の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
本発明は、ナノチューブダイオード技術を利用する新規なシステムおよび方法を与える。本発明の一実施例によれば、ＲＦ入力と前記ＲＦ入力に結合される少なくとも２つのカーボンナノチューブダイオードとを含む無線周波数（ＲＦ）ミキサが与えられる。
【０００５】
本発明の別の実施例によれば、ＲＦミキサは、第１、第２、第３、および第４のカーボンナノチューブダイオードを含むダイオードクァッドを含む。各カーボンナノチューブダイオードはｐｎ接合を含む。ミキサはまた、前記ダイオードの各々に結合されたＲＦ入力と前記ダイオードの各々に結合された局部発振器入力とを含む。
【０００６】
本発明の別の実施例によれば、基板と、基板の表面に形成され、第１のギャップによって分離された、第１および第２の電極とを含むダイオードクァッドが与えられる。第２および第３の電極が、基板の表面に形成され、第２のギャップによって分離される。第２および第３の電極の一部は第１のギャップにおいて形成される。第１のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードは、第１の電極を第３の電極と接続する。第２のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードは、第１の電極を第４の電極と接続する。第３のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードは、第２の電極を第３の電極と接続する。第４のｐｎ接合カーボンナノチューブダイオードは、第２の電極を第４の電極と接続する。
【０００７】
本発明の別の実施例によれば、カーボンナノチューブミキサのアレイを備えたスキャナが与えられ得る。スキャナは、光学的入力をアレイに集束するための複数のミラーと、アレイの出力を処理するための回路などの処理手段とを含んでもよい。アレイは、たとえばナノチューブダイオードクァッドのアレイであって、それぞれがピクセルの解像度を表わしてもよい。
【０００８】
本発明のさまざまな実施例のさらなる適用例および利点は、図面を参照して下記に説明
される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明はさまざまな形で具体化され得るが、いくつかの例示的な実施例は、本開示が本発明の原理の例を与えていると考えられるべきであり、このような例が、ここに記述および／またはここに図示された好ましい実施例に本発明を限定するようには意図されないことが理解されて、ここに記述される。
【００１０】
カーボンナノチューブはさまざまな方法によって製作され得る。最も重要な種類のカーボンナノチューブは単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）である。ＳＷＮＴは、現在長さにして最大１０ｍｍまで成長でき、金属特性または半導体特性のいずれかを有し得る。すなわち、カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの結晶壁の配向に依存して、金属特性または半導体特性を呈し得る。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、その特性を反映するために、この文書の全体にわたって金属ＣＮＴまたは半導体ＣＮＴのいずれかとして言及される。
【００１１】
半導体ＣＮＴは、ｐｎ接合を形成するために選択的にドープされ得る。ＣＮＴをドープする１つのプロセスはディップペンナノリソグラフィーと呼ばれる。このプロセスでは、原子力マイクロ波（ＡＦＭ）プローブを用いてドーパントが正確にナノチューブ上に噴霧（「塗布」）されて、ｐｎ接合を形成する。
【００１２】
図７は、ディップペンナノリソグラフィーによって選択的にドープされているカーボンナノチューブを示す。ＡＦＭプローブ先端７００がアニリンおよびｐｏｌｙｅｔｈａｌｉｎｅ  ｉｍｉｄｅ（ＰＥＩ）の化学溶剤またはジアゾニウム塩などの電子供与体に漬けられる。次いで、ＡＦＭ７００が用いられて、選択された領域で正確にカーボンナノチューブ７０２に塗布し、ＣＮＴの選択された領域をｐ型からｎ型に変更し、その結果、ｐｎ接合７０４を生成する。
【００１３】
ドープされたＣＮＴはＲＦ装置において使用するのに非常に優れた特性を有する。ｐｎ接合を有する単一ＣＮＴのキャパシタンスは、１ａＦ（１０-18Ｆ）で測定されてきた。しかしながら、単一ナノチューブのインピーダンスはＴＨｚ（テラヘルツ）周波数で用いるには高すぎることがあるので、ダイオードはドープされたナノチューブのアレイから構築されるのが好ましい。好ましくは、１つのダイオード当たりに少なくとも１０個のナノチューブが利用され、より好ましくは、少なくとも１００個のナノチューブが用いられる（約１００個のＣＮＴを用いることでダイオードインピーダンスを６５Ωにまで減じ、それはＴＨｚ周波数回路との結合を可能にするのに十分に低い）。
【００１４】
図８を参照して、ダイオード８００は、基板８０６上で形成された２つの金属コンタクト（電極）８０４ａ、８０４ｂ同士の間のギャップ８０８にまたがる多くのドープされたナノチューブ８０２を含み得る。アレイ８０２における各ナノチューブは、ドープされた部分８０２ａ、触媒８０２ｂおよびドープされていない部分８０２ｃを含む。
【００１５】
ＣＮＴｐｎ接合はキャパシタンスが低いので、約６．５ｋΩの抵抗と組合わせられると、図８に示されるようなＣＮＴダイオードは、テラヘルツ（ＴＨｚ）範囲の周波数、現在では最大約２５ＴＨｚで作動することができる。さらに、ＣＮＴｐｎダイオードは、７−８ｎＡの範囲において低いターンオン電流でＯＮにすることができる。この低いターンオン電流は低い局部発振器（ＬＯ）所要電力に変換される。その結果、ＣＮＴダイオード系のミキサは、２ｎＷの低いＬＯ電力でさえ作動することができる。
【００１６】
ターンオン電流が低いことは、室温では検知可能なショット雑音がほとんどなくフリッカ雑音も低いことを意味する。たとえば、約８００個の個別のナノチューブで製作されたＣＮＴダイオード系のミキサは、約２００ｎＷのＬＯ（局部発振器）電力を必要とし、それは従来のショットキーダイオード系のミキサよりも約３７ｄＢ少ない。フリッカ雑音（１／ｆ雑音）は、１０ｋＨｚ未満の周波数においてのみ著しい。これは、主要な雑音源が熱雑音であることを意味する。ショット雑音不足および低フリッカ雑音は、ＣＮＴダイオードの雑音温度が動作温度に近付くことを意味する。ＣＮＴダイオード系のミキサは、ＴＨｚ周波数において約６００Ｋの雑音温度で作動することができ、これはショットキーダイオードミキサの５，０００Ｋの雑音温度と比較して極めて感度がよい。このように、ＣＮＴ系の受信機は、室温で作動しつつ最良の極低温システムの性能に近付くことができる。
【００１７】
位置合わせされたナノチューブは、独特の「高速加熱」化学蒸着（ＣＶＤ）法によって数ｍｍの長さにまで成長し得る。たとえば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｄｏｃ．（２００３）の１２５  ５６３６−３７に掲載の、ホアン・Ｓ（Huang S）らの「平坦な基板上のミリメートル長かつ水平に位置合わせされた単層カーボンナノチューブの成長（Growth of Millimeter-long and horizontally Aligned Single Walled Carbon Nanotubes on Flat Substrates）」を参照されたい。その内容は本願明細書に引用にて援用される。
【００１８】
ＳＷＮＴは、金属コンタクトパッド上に規定された触媒から成長することができる。パッドは電子ビームリソグラフィーによって形成され、マクロフォトリソグラフィーで規定された結合構造および電極に接続されることができる。ＣＶＤガス流の方向および／または電界方向によってナノチューブの位置合わせを制御することができる。ＳＷＮＴ長は、ＣＮＴの弾道長である〜７００ｎｍ未満まで成長させることができ、コンタクトパッドは最小でも２５０ｎｍの図形サイズを有し得る。
【００１９】
ダイオードアレイにおける単一ナノチューブの位置合わせ基準は、接触がなされ得るように第２のパッド上に成長しなければならないことである。ナノチューブアレイの主な位置合わせ基準は、それが分離したままであること、すなわち、接触したり隣接したナノチューブと交差したりしないことである。ナノチューブの長さが短いので曲がったナノチューブは期待されていないが、ガス乱流、電界フリンジング効果または他の要因に起因して、誤った配向が結果として生じることがある。許容できる位置合わせ不良および／または曲げは、ナノチューブ間の間隔に依存する。
【００２０】
例として、図９ａ−図９ｃに示される例では、５００ｎｍの長さの自由なナノチューブが示され、それは許容できる±２．５°の位置合わせ偏差を有する。より大きな半径でコンタクトパッドのコーナ部を丸めることにより、さらに大きな位置合わせ偏差が可能になるが、それは２枚のコンタクトパッド間のキャパシタンスが増大するという犠牲を伴う。本技術の利用によってＲＦ装置が製造され得、そのような装置はさらに詳細に下記に記述される。
【００２１】
図１ａを参照して、ダウンコンバータ用１００の従来のダイオードクァッドが示される。４つのダイオード１０ａ−１０ｄ、典型的にはショットキーダイオードは、標準的なダブルバランスドミキサにダイオードクァッドを含む。局部発振器（ＬＯ）信号（示されない）がノードＡおよびＢに入力されて、ダイオードのＯＮおよびＯＦＦを切換える（「ポンプ」する）。ＲＦ信号がノードＣおよびＤに入力され、ダウンコンバートされた信号としてローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０２に出力される。ＬＰＦ１０２は、マイクロ波光周波数をＲＦに変換するために、カットアウト周波数に設定されるのが好ましい。したがって、ＬＰＦ１０２は１０−２０ＧＨｚに設定され得る。
【００２２】
図１ｂを参照して、上述のナノチューブ技術でダイオードクァッドが製作されることができる。まず、４つのカーボンナノチューブダイオード２０ａ−２０ｄが、図１ａのダイオードクァッドに類似の構造を形成するために、ある配向において成長することができる。図１０を参照して、たとえば交差したナノチューブ１０００ａ、１０００ｂが連続的な化学蒸着で成長した。ナノチューブ１０００ａ、１０００ｂは、原料ガスが止められ、基板温度が減じられると、平行なチューブとして並べられた。ダウンコンバータ用のダイオードクァッドの電極は、たとえば電子ビーム（ｅ−ビーム）リソグラフィを用いて、またはエッチングによって、図１０に示される構造上に規定することができる。上述のようにＣＮＴがドープされ、図１ｂに示されるようにｐｎ接合を形成することができる。
【００２３】
図２は、ＣＮＴアレイダイオードを用いたダイオードクァッドを示す。電極２０２ａ−２０２ｄは、基板２１０の表面上で形成されてドープされることができ、ｐｎＣＮＴアレイ２０４ａ−２０４ｄが電極２０２ａ−２０２ｄ間のギャップにまたがって成長する。電極２０２ｂおよび２０２ｄは、局部発振器（示されない）のための入力として用いられてもよく、ビア２０６ａおよび２０６ｃはＩＦ出力のために電極２０２ａおよび２０２ｃに設けられてもよい。結果として生じるミキサは、１０００Ｋの雑音温度を達成する一方で室温で作動することができ、最良の低温装置の性能に近付く。
【００２４】
ナノチューブは１マイクロメータより長く成長することができ、付加的な寄生抵抗なしに高周波動作のための寄生容量を最小限にする。金属カーボンナノチューブは高い分極性を有し、抵抗が低く（すなわち高度に伝導性があり）、そのため金属カーボンナノチューブは優れたアンテナとなる。本発明の別の実施例によれば、回路と結合するためのアンテナ入力として金属カーボンナノチューブが用いられてもよい。
【００２５】
図３を参照して、装置３００は、ダブルバランスドダイオードクァッド１００のコーナ部Ａ−Ｄにおいて４分の１波のダイポールアンテナ３０２ａ−３０２ｄとして実現された金属カーボンナノチューブを含み、ミキサを駆動するための放射局部発振器（ＬＯ）の擬似光学結合を可能にする。示されるように、線形に分極した源がＬＯポートを照らすことができる一方で、ＲＦポートは直交する分極においてＲＦ信号を受取る。
【００２６】
シングルバランスドミキサ５００の概略が図５に示される。図３の装置のように、ＲＦ信号およびＬＯ信号をミキサ５００に入力するために、ダイポールアンテナ構造が用いられてもよい。２つのｐｎナノチューブダイオード５０２ａおよび５０２ｂが用いられて信号を混合し、ダウンコンバートされた信号を中間周波数（ＩＦ）信号として出力する。
【００２７】
シングルバランスドミキサおよびダブルバランスドミキサは、ダイオードをポンプするために用いられる局部発振器のＡＭノイズを本質的に拒絶する。その結果、有効なダイオード雑音温度は低下し、それはミリメートル波ミキサの適用例のためには重要である。感度が改良されたＣＮＴ検出器／ダウンコンバータは、走査装置などに用いるのに極めて好適である。このように、ＣＮＴ検出器／ダウンコンバータのアレイがナノチューブ技術を利用して製作され、ファックス機器の画像技術に類似した回線走査による撮像などの、多くの適用例で用いることができる。
【００２８】
図６に示されるように、ダイオードクァッド１００ａ−１００ｎの組またはアレイ６００が製作される。光学的ミラーが用いられて画像の焦点を合わせ、アレイ６００にわたって走査することができる。連続的走査でＬＯの周波数を掃引することにより、または異なるＬＯを備えた複数回線アレイを用いることにより、マルチスペクトル撮像が可能である。ミラー格子の集合はさまざまな線アレイ上に所望のＬＯを導くことができる。
【００２９】
ＴＨｚ撮像システムの核心はＣＮＴミキサである。ＣＮＴ系のＴＨｚ撮像システムが図
１１に示される。ミラー９０２ａ、９０２ｂおよび９０４のシステムを用いて、源９１０からのＴＨｚエネルギ（たとえば５ＴＨｚ）を焦点面アレイ（ＦＰＡ）６００上に集束させることができる。ミラーは、画像の焦点を合わせ、それをアレイにわたって走査するために用いることができる。たとえば、２５ｍにおける２ｃｍのスポットの回折限界の集束は、１０″のアパーチャサイズを必要とする。出力されたＩＦ信号は回路９０８によって処理される。
【００３０】
撮像システムの個別のピクセルは、単一のＣＮＴミキサ、ダイポールアンテナ、およびアンテナ結合する構造から生成される。垂直に分極されたＬＯ信号は、アレイの前部に取付けた源からＦＰＡ６００へ一斉送信される。垂直のダイポールアンテナがＬＯ信号を捉える一方で、ミキサ設計に組込まれた水平のダイポールアンテナはＴＨｚ信号を捉えるよう用いることができる。ダウンコンバートされた５０ＧＨｚのＩＦ信号は、ＦＰＡ６００の背面から取除かれ、図４にさらに詳細に示される回路９０８によって増幅され、検知され、デジタル化されて、処理される。
【００３１】
図４を参照して、ピクセルチェーンに統合されるミキサ３００が示される。ミキサ３００は、二乗検波器４０４、積分器４０６、アナログマルチプレクサ４０８、ＬＦ増幅器４１０、Ａ／Ｄコンバータ４１２に結合されたＩＦ増幅器、に入力し、Ａ／Ｄコンバータ４１２はデジタル回路４１４に入力して、次にデジタル回路４１４は画像を構築するか、そうでなければピクセルデータを処理することができる。
【００３２】
システムについての主要な雑音源は、ＴＨｚ周波数ミキサおよびＩＦ増幅器である。ＣＮＴダイオード系のミキサは、約６００Ｋの雑音温度および最大１０ｄＢの変換損を有する。ＩＦ増幅器について４ｄＢの雑音指数を仮定すると、入力参照システム雑音温度は約１５，０００Ｋとなろう。１５，０００Ｋの入力が参照する雑音温度においては、システムは１０ｍｓ集積化期間で１Ｋの温度差を解決することができる。これは極めて感度がよく、この装置を航空警備などのための荷物や人などを走査するための使用に好適なものとする。
【００３３】
図１２は変換損対ダイオード抵抗を示し、図１３は、ドープされたカーボンナノチューブについての変換損対ダイオードキャパシタンスを示す。ミリメートル波周波数では、ダイオードキャパシタンスは最適な性能のために小さくなくてはならない。カーボンナノチューブダイオードの接合領域は非常に小さいので、キャパシタンスが極めて小さくなる。ダイオード抵抗は、複数の接合を平行に置くことにより、および低い寄生抵抗のために接合を最適化することにより、減じることができる。ナノチューブ接合は厚さにおいて唯一の原子なので、ダイオード抵抗を低下させる接合にわたる再結合は事実上ないはずである。
【００３４】
このように、いくつかの好ましい実施例が図面を参照して完全に上述された。これらの好ましい実施例に基づいて本発明が記述されたが、本発明の精神および範囲内で、記述された実施例について一定の修正、変更、および代替的構造をなすことができることは当業者には明らかであろう。
【００３５】
以下の引用は、カーボンナノチューブ装置およびＲＦ装置に関する追加情報をもたらし、その全内容は本願明細書に引用によって援用される。
2008524855.tif 000003
【００３６】
2008524855.tif 000004
【００３７】
2008524855.tif 000005
【００３８】
2008524855.tif 000006
【００３９】
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【００４０】
2008524855.tif 000008
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】ダウンコンバータのための４つのダイオードクァッド配列の図である。
【図１ｂ】本発明の実施例によるカーボンナノチューブを利用するダウンコンバータの図である。
【図２】ＣＮＴアレイダイオードを用いるダイオードクァッドの図である。
【図３】本発明の実施例によるカーボンナノチューブ技術を利用する４分の１波アンテナの図である。
【図４】ピクセル処理回路の概略図である。
【図５】バランスドミキサの概略図である。
【図６】本発明の実施例によるリニアアレイ検知器の図である。
【図７】カーボンナノチューブをドープする方法を示す図である。
【図８】カーボンナノチューブのアレイを伴って形成されたダイオードの図である。
【図９ａ】ダイオードを形成するためにギャップにまたがって成長するカーボンナノチューブの図である。
【図９ｂ】ダイオードを形成するためにギャップにまたがって成長するカーボンナノチューブの図である。
【図９ｃ】ダイオードを形成するためにギャップにまたがって成長するカーボンナノチューブの図である。
【図１０】基板上で成長した交差したナノチューブの像である。
【図１１】撮像装置の図である。
【図１２】ダイオード変換損のグラフである。
【図１３】ダイオード変換損のグラフである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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