(57)【要約】【課題】  製造が容易で、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を提供する。【解決手段】  光電子を真空中で走行させてテラヘルツ波を発生させる装置であって、第１基板１０１と、第１基板１０１と対向して位置する第２基板１０３と、第２基板１０３の第１基板１０１と対向する表面上に形成され、光の入射に応じて光電子を放出する光電子放出層１０４と、第１基板１０１と第２基板１０３との間に位置し、第１基板１０１と第２基板１０３との間に空間を形成するスペーサ１０６と、第１基板１０１の第２基板１０３と対向する表面上に形成されたアノード電極１０２と、光電子放出層１０３と電気的に接続された接続電極１０５と、アノード電極１０２と接続電極１０５との間に電圧を印加する電源１０８とを備える。【選択図】        図１
2007059634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を真空中で走行させて電磁波を発生させる装置であって、
第１基板と、
前記第１基板と対向して位置する第２基板と、
前記第２基板の前記第１基板と対向する表面上に形成され、光を受けて電子を放出する光電子放出層と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第１基板と前記光電子放出層との間に空間を形成するスペーサと、
前記第１基板の前記第２基板と対向する表面上に形成され、かつ、前記光電子放出層から電子を受ける第１電極と、
前記光電子放出層と電気的に接続された第２電極とを備える
ことを特徴とする電磁波発生装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記第１基板と前記第２基板とを接着する接着剤と、前記接着剤に含まれ、前記第１基板及び第２基板の間隔とほぼ等しい直径を持つ複数の粒子とから構成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項３】
前記第２電極は、前記第２基板の前記第１基板と対向しない裏面上に形成され、
前記第２基板の裏面上には、リング状の前記第２電極が形成される
ことを特徴とした請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記第１基板の表面上に形成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項５】
前記スペーサは、導電性のスペーサであり、前記第２電極及び前記光電子放出層と接するように位置する
ことを特徴とする請求項４記載の電磁波発生装置。
【請求項６】
前記第１基板の表面上には、前記第２電極により複数の島状の電極パターンが形成され、
前記複数の島状の電極パターンのそれぞれと接するように位置する複数の前記スペーサを備える
ことを特徴とする請求項５記載の電磁波発生装置。
【請求項７】
前記第１基板の表面上には、前記第２電極により、接続された複数の島状の電極パターンが形成され、
前記複数の島状の電極パターンのそれぞれと接するように位置する複数の前記スペーサを備える
ことを特徴とする請求項５記載の電磁波発生装置。
【請求項８】
前記第１電極により前記第１基板の表面上に形成された電極パターン及び前記第２電極により前記第１基板の表面上に形成された島状の電極パターンの形状は、異なる
ことを特徴とする請求項６又は７記載の電磁波発生装置。
【請求項９】
前記第１基板の表面上には、前記第２電極により複数の島状の電極パターンが形成され、
前記第２電極により形成される複数の島状の電極パターンのうちの第１の島状の電極パターンと前記第１電極との間に第１電圧を印加する第１印加手段と、
前記第２電極により形成される複数の島状の電極パターンのうちの第２の島状の電極パターンと第３の島状の電極パターンとの間に第２電圧を印加する第２印加手段とを備える
ことを特徴とする請求項５記載の電磁波発生装置。
【請求項１０】
前記第１基板の表面上には、渦巻状の前記第１電極が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１１】
前記第１電極は、前記光電子放出層に入射する光に対して透明な部分を含む
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１２】
前記第１基板の表面上には、格子状の前記第１電極が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１３】
前記第１基板と前記第２基板との間には、前記第１電極、前記光電子放出層及び前記スペーサにより囲まれる密閉された真空空間が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１４】
前記光電子放出層と前記第１電極との間の距離は、場所に応じて異なる
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１５】
前記スペーサは、対向して位置する２つの前記スペーサから構成される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波発生装置。
【請求項１６】
電子を真空中で走行させて電磁波を発生させる電磁波発生装置の製造方法であって、
第１基板上に第１電極を形成する電極形成ステップと、
第２基板上に光を受けて電子を放出する光電子放出層を形成する光電子放出層形成ステップと、
前記光電子放出層に第２電極を電気的に接続させる電極接続ステップと、
前記第１電極が形成された第１基板及び前記第２電極と接続された光電子放出層が形成された第２基板のいずれか一方に、スペーサを塗布する塗布ステップと、
前記第２基板と前記第１基板とを前記スペーサ及び前記光電子放出層を挟み込むように貼り合わせる貼り合わせステップとを含む
ことを特徴とする電磁波発生装置の製造方法。
【請求項１７】
前記スペーサは、前記第１基板及び第２基板の間隔とほぼ等しい直径を持つ複数の粒子を含む接着剤から構成され、
前記第１基板と前記第２基板との間に空間が形成され、前記空間が前記粒子の直径と略同一になるまで前記第１基板及び前記第２基板を加圧する加圧ステップを含む
ことを特徴とする請求項１６記載の電磁波発生装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波等の電磁波を発生する電磁波発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周波数がテラヘルツ領域（一般に０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ）である電磁波は、光と電波との境界領域に属し、電波のもつ透過性と光のもつ直進性とを有する。また、この領域の電磁波（以下、「テラヘルツ波」という。）は、物質に固有の吸収スペクトルを多数有する。それゆえ、テラヘルツ波は、例えば、封筒等の中の透視、生体透視、プラスチック類の分別など多数の応用が期待されており、近年、その研究開発が活発に行われている。
【０００３】
このテラヘルツ波の発生方法の従来例を図１７を用いて説明する。半絶縁性ＧａＡｓ基板３０１上に分子線エピタキシャル成長法を用いて、低温成長ＧａＡｓ層３０４が形成されている。ＧａＡｓ層３０４は、低温で形成されると、移動度が比較的大きいまま、ピコ秒（１０-12ｓｅｃ）以下のキャリア寿命を持つことが知られており、テラヘルツ用高速光導電膜として有用である。ＧａＡｓ層３０４の表面には、正電極３０２と負電極３０３とが形成されている。これらの電極は、「Ｔ」字型の形状をしており、テラヘルツ波を放射しやすいダイポールアンテナを形成している。電極間の最狭部（ギャップ）の間隔は５μｍである。この電極間には１０〜２０Ｖの電圧が電源３０５により印加されている。ギャップのＧａＡｓ層３０４に、フェムト秒の短パルス光３０６を照射すると、電子が生成する。その電子はピコ秒オーダの短パルス電流になって電極間を流れ、その電流の時間変化に基づき、電磁波３０７が放射される。この放射波の周波数成分は直流〜数ＴＨｚまであり、テラヘルツ波が得られる。
【０００４】
テラヘルツ波の出力を向上させるためには、電源３０５により印加されるバイアス電圧が高いほうが望ましい。これは、放射されるテラヘルツ波のエネルギーの上限が、正電極と負電極とに蓄えられた静電エネルギー（すなわちバイアス電圧）によって決まるからである（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】谷  正彦  他「テラヘルツ電磁波発生とその分光・イメージング応用」電子情報通信学会誌  Vol.87, No.8, p.718 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００４−２２７６６号公報に述べられているように、正電極３０２と負電極３０３との間に高いバイアス電圧を長時間印加すると、熱的に励起したキャリアによって電極間を流れる電流が増大し、テラヘルツ波の発生効率が低下する。従って、従来の電磁波発生装置では、高出力のテラヘルツ波を発生させることができないという問題がある。
【０００６】
このとき、上記問題を解決する電磁波発生装置として、図１８に示すような、減圧下で光電子を走らせてテラヘルツ波４０７を放射させる装置が考えられる。この装置では、負電極４０３の光照射部近傍に、光電子放出面４０４が取り付けられている。また、正電極４０２と負電極４０３との間の最狭部（ギャップ）下方を含むギャップ近傍の半導体材料（本図では基板４０１）には、凹部４０６が形成されており、ギャップを半導体材料から浮かせる（離す）構造となっている。光電子放出面４０４にフェムト秒の短パルス光４０８を照射すると、光電子４０９が発生し、その光電子４０９は光電子放出面４０４と対向する負電極４０２に流れる。電源４０５により印加される対向電極間の電圧や対向電極間の距離により、この流れ（＝パルス電流）の時間が決まる。よって、対向電極間の電圧及び対向電極間の距離を適宜設計して、パルス電流の時間変化に基づきテラヘルツ波４０７が放射されるようにされる。ここで、光電子が通過する空間は減圧になっているので、（絶縁破壊電圧まで）高電圧を印加しても、特性は変化しない。従って、電極間に高電圧を印加することが可能な電磁波発生装置を実現することができる。すなわち、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現することができる。
【０００７】
しかしながら、図１８に示すようテラヘルツ波発生装置では、正電極４０２と負電極４０３との間の最狭部（ギャップ）を浮かせる構造となっているため、加工が難しい。この理由は、ギャップを半導体材料から浮かせるための、電極下方の部分の半導体材料の除去には、一般にウエットエッチングが用いられるが、エッチング液の回り込みの均一性等の問題があるためである。従って、このテラヘルツ波発生装置では、量産性が乏しくなる。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、製造が容易で、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電磁波発生装置は、電子を真空中で走行させて電磁波を発生させる装置であって、第１基板と、前記第１基板と対向して位置する第２基板と、前記第２基板の前記第１基板と対向する表面上に形成され、光を受けて電子を放出する光電子放出層と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第１基板と前記光電子放出層との間に空間を形成するスペーサと、前記第１基板の前記第２基板と対向する表面上に形成され、かつ、前記光電子放出層から電子を受ける第１電極と、前記光電子放出層と電気的に接続された第２電極とを備えることを特徴とする。ここで、前記スペーサは、前記第１基板と前記第２基板とを接着する接着剤と、前記接着剤に含まれ、前記第１基板及び第２基板の間隔とほぼ等しい直径を持つ複数の粒子とから構成されてもよい。
【００１０】
これによって、スペーサを間に挟んで２つの基板を貼り合わせて２つの基板を対向・固定させるだけで、テラヘルツ波を発生する電磁波発生装置を実現できるので、製造が容易な電磁波発生装置を実現できる。すなわち、量産性が高い構造の電磁波発生装置を実現できる。
【００１１】
また、光電子を真空中で走行させてテラヘルツ波を発生させるため、（絶縁破壊電圧まで）高電圧を印加しても、特性は変化しない。よって、電極間に高電圧を印加することが可能な電磁波発生装置を実現できる。すなわち、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００１２】
また、前記第２電極は、前記第２基板の前記第１基板と対向しない裏面上に形成され、前記第２基板の裏面上には、リング状の前記第２電極が形成されてもよい。
【００１３】
これによって、テラヘルツ波が透過する部分を空けるようにリング状の電極パターンを形成することにより、第２電極によるテラヘルツ波の吸収を抑えてテラヘルツ波を有効に外部に取り出すことができるので、テラヘルツ波の取り出し効率を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。その結果、第２基板の裏面から放射されるテラヘルツ波を有効に活用することができ、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００１４】
また、前記第２電極は、前記第１基板の表面上に形成されてもよい。
これによって、導電性スペーサを用いて第２電極を光電子放出層と電気的に接続させることで、第２基板が導電性を有する必要が無くなり、第２基板の材料選択の幅が広がる。よって、第２基板の材料選択の自由度を高めることができ、設計自由度の高い電磁波発生装置を実現できる。
【００１５】
また、第１電極と第２電極とを同一面上に形成できるので、ワイヤーボンディング等の実装・組み立てが容易になり、製造が容易な電磁波発生装置を実現できる。
【００１６】
また、前記スペーサは、導電性のスペーサであり、前記第２電極及び前記光電子放出層と接するように位置してもよい。
【００１７】
これによって、スペーサが電気配線の役目を担っているので、特別な配線を追加することなく、第２電極を光電子放出層と電気的に接続させることができるので、製造が容易な電磁波発生装置を実現できる。すなわち、量産性が高い構造の電磁波発生装置を実現できる。
【００１８】
また、前記第１基板の表面上には、前記第２電極により複数の島状の電極パターンが形成され、前記複数の島状の電極パターンのそれぞれと接するように位置する複数の前記スペーサを備えてもよい。また、前記第１基板の表面上には、前記第２電極により、接続された複数の島状の電極パターンが形成され、前記複数の島状の電極パターンのそれぞれと接するように位置する複数の前記スペーサを備えてもよい。
【００１９】
これによって、第２電極と光電子放出層との間の電気的接続が行われるか否かに関わらず、第２電極の島状の電極パターンのすべてと光電子放出層との間にスペーサが形成される。よって、島状の電極パターンのスペーサがある部分と無い部分とによって、第１電極の厚み分に起因する第１電極と光電子放出層との間の距離の不均一がなくなり、第１電極と光電子放出層との間の距離の面内均一性が高い装置を実現できる。その結果、短パルス光を照射する位置が多少ずれても特性は変化しないため、光学アライメントが容易になり、信頼性向上・低コスト化を実現することが可能になる。
【００２０】
また、前記第１電極により前記第１基板の表面上に形成された電極パターン及び前記第２電極により前記第１基板の表面上に形成された電極パターンの形状は、異なってもよい。
【００２１】
これによって、スペーサを塗布する位置を自動認識装置が認識しやすくなる。その結果、個々のチップの電極パターンの位置ばらつきに対する調整を行うことなくスペーサを電極パターン上に正確に塗布することができるので、製造が容易な電磁波発生装置を実現できる。すなわち、生産性を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００２２】
また、前記第１基板の表面上には、前記第２電極により複数の島状の電極パターンが形成され、前記第２電極により形成される複数の島状の電極パターンのうちの第１の島状の電極パターンと前記第１電極との間に第１電圧を印加する第１印加手段と、前記第２電極により形成される複数の島状の電極パターンのうちの第２の島状の電極パターンと第３の島状の電極パターンとの間に第２電圧を印加する第２印加手段とを備えてもよい。
【００２３】
これによって、第２電極間に第１電極と第２電極との間に印加される電圧と異なる電圧を印加することにより、第１電極と光電子放出層との間の距離の不均一性に基づく、第１電極と光電子放出層との間の電界の不均一を補正することができるので、電界の不均一性に起因するテラヘルツ波の出力低下を防止することが可能な電磁波発生装置を実現できる。また、スペーサの接触不良による歩留低下を避けることができる。
【００２４】
また、前記第１基板の表面上には、渦巻状の前記第１電極が形成されてもよい。
これによって、第１電極がスパイラルアンテナとして機能するので、テラヘルツ波の放射特性を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００２５】
また、前記第１電極は、前記光電子放出層に入射する光に対して透明な部分を含んでもよい。
【００２６】
これによって、第１電極の短パルス光及びテラヘルツ波が通過する領域を透明な材料で構成し、それ以外の領域を電気伝導性の高い材料で構成して、第１電極のそれぞれの領域を最適な材料で構成することができるので、テラヘルツ波の放射特性を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００２７】
また、前記第１基板の表面上には、格子状の前記第１電極が形成されてもよい。
これによって、第１電極はワイヤーグリッド偏光子として機能するので、一定偏波方向のみのテラヘルツ波を放出させることができ、テラヘルツ波の偏波方向を制御することが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００２８】
また、前記第１基板と前記第２基板との間には、前記第１電極、前記光電子放出層及び前記スペーサにより囲まれる密閉された真空空間が形成されてもよい。
【００２９】
これによって、第１電極、光電子放出層及びスペーサにより囲まれた閉じた空間の内部を減圧状態にして真空の空間を形成して、真空容器を用いること無く光電子を真空中で走行させることができるので、コンパクトな電磁波発生装置を実現できる。
【００３０】
また、前記光電子放出層と前記第１電極との間の距離は、場所に応じて異なってもよい。
【００３１】
これによって、異なる粒子系によって、光電子放出層と第１電極とは平行でなくなり、第１電極と光電子放出層との間の距離が連続的に変化し、狭い部分と広い部分とが形成されるので、異なる周波数を持つテラヘルツ波が発生する。その結果、低い周波数から高い周波数までの、広いバンド幅を有するテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００３２】
また、前記スペーサは、対向して位置する２つの前記スペーサから構成されてもよい。
これによって、スペーサによる第２基板の支持力が強まり、装置の機械的強度が増すので、装置の長期信頼性を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【００３３】
また、本発明は、電子を真空中で走行させて電磁波を発生させる電磁波発生装置の製造方法であって、第１基板上に第１電極を形成する電極形成ステップと、第２基板上に光を受けて電子を放出する光電子放出層を形成する光電子放出層形成ステップと、前記光電子放出層に第２電極を電気的に接続させる電極接続ステップと、前記第１電極が形成された第１基板及び前記第２電極と接続された光電子放出層が形成された第２基板のいずれか一方に、スペーサを塗布する塗布ステップと、前記第２基板と前記第１基板とを前記スペーサ及び前記光電子放出層を挟み込むように貼り合わせる貼り合わせステップとを含むことを特徴とする電磁波発生装置の製造方法とすることもできる。ここで、前記スペーサは、前記第１基板及び第２基板の間隔とほぼ等しい直径を持つ複数の粒子を含む接着剤から構成され、前記第１基板と前記第２基板との間に空間が形成され、前記空間が前記粒子の直径と略同一になるまで前記第１基板及び前記第２基板を加圧する加圧ステップを含んでもよい。
【００３４】
これによって、容易な方法で、光電子を利用した高出力のテラヘルツ波を発生する装置を作製することが可能な電磁波発生装置の製造方法を実現できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、製造が容易で、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。また、テラヘルツ波の偏波方向を制御することが可能な電磁波発生装置を実現できる。また、小型の電磁波発生装置を実現できる。また、広いバンド幅を有するテラヘルツ波を発生させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。また、装置の長期信頼性を向上させることが可能な電磁波発生装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図であり、図２は、同テラヘルツ波発生装置の構造を示す断面図（図１のＡ−Ａ’における断面図）である。
【００３８】
このテラヘルツ波発生装置は、光電子を真空中で走行させてテラヘルツ波１１１を発生させる装置であって、第１基板１０１、アノード電極１０２、第２基板１０３、カソード電極を兼ねた光電子放出層１０４、接続電極１０５、スペーサ１０６、電源１０８及び真空容器１１２から構成される。接続電極１０５は、外部回路との電気的接続に用いる電極であり、コンタクト電極とも呼ばれる。
【００３９】
第１基板１０１は、近赤外域（波長：約７８０ｎｍ）及びテラヘルツ域（波長：１００〜３００μｍ、周波数：１〜３ＴＨｚ）において光吸収が少ない材料、例えば特開２００４−３１７５７３号公報等で開示されているシクロオレフィンから構成される。基板１０１は、例えば２ｃｍ×２ｃｍの大きさと、１ｍｍの厚みとを持つ。
【００４０】
アノード電極１０２は、第２基板１０３及び光電子放出層１０４と対向する第１基板１０１の表面上に形成され、電源１０８と電気的に接続される。アノード電極１０２は、光電子放出層１０４から放出される電子を受ける。アノード電極１０２は、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）薄膜から構成される透明電極である。
【００４１】
第２基板１０３は、第１基板１０１と対向してアノード電極１０２の上方に配置される導電性のｎ型ＳｉＣ基板であり、例えば１ｃｍ×１ｃｍの大きさと、０．３ｍｍの厚みとを持つ。
【００４２】
光電子放出層１０４は、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」という）により構成され、外部からの短パルス光１０９の入射に応じて光電子を放出する。光電子放出層１０４は、第１基板１０１及びアノード電極１０２と対向する第２基板１０３の表面上に形成される。なお、光電子放出層１０４がＣＮＴにより構成されるため、第２基板１０３としてＳｉＣ基板を用いたが、これに限られない。
【００４３】
接続電極１０５は、第１基板１０１及びアノード電極１０２と対向しない第２基板１０３の裏面上にオーミック電極になるように形成されたニッケル電極であり、電源１０８、第２基板１０３及び光電子放出層１０４と電気的に接続される。
【００４４】
スペーサ１０６は、絶縁性のスペーサであり、第１基板１０１及びアノード電極１０２と第２基板１０３及び光電子放出層１０４との間に挟まれ、第１基板１０１及びアノード電極１０２と第２基板１０３及び光電子放出層１０４との間に空間を形成する。
【００４５】
ここで、スペーサ１０６は、ＵＶ硬化樹脂（紫外線の照射により硬化する樹脂）からなり、第１基板１０１及びアノード電極１０２と第２基板１０３及び光電子放出層１０４とを接着するＵＶ接着剤１０６ａと、ＵＶ接着剤１０６ａにより周囲が固められた、シリカよりなる複数の球状の絶縁性粒子１０６ｂとから構成される。複数の粒子１０６ｂは、例えば約１０μｍの等しい直径を持ち、その粒子１０６ｂの直径は、第１基板１０１及びアノード電極１０２と第２基板１０３及び光電子放出層１０４との間の距離（以下、ギャップという）ｄを決定する。粒子１０６ｂとしては、例えば市販されている積水化学株式会社製ミクロパールが用いられる。スペーサ１０６は、第２基板１０３の四隅に形成される。このとき、粒子１０６ｂを含むＵＶ接着剤１０６ａの間隙内広がりは例えば約１ｍｍである。
【００４６】
真空容器１１２は、貼り合わされた第１基板１０１及び第２基板１０３を収納する容器であり、真空容器１１２内部は、大気圧より小さな圧力、例えば約１×１０-4Ｐａに保たれている。真空容器１１２の短パルス光１０９及びテラヘルツ波１１１が通過する部分は、近赤外域（波長：約７８０ｎｍ）及びテラヘルツ域（波長：１００〜３００μｍ、周波数：１〜３ＴＨｚ）において光吸収が少ない材料、例えば上記シクロオレフィンから構成される。
【００４７】
電源１０８は、アノード電極１０２と接続電極１０５との間に、例えば約１００Ｖの一定電圧を印加する。
【００４８】
次に、上記構造を有するテラヘルツ波発生装置の製造方法を説明する。
図３は上記構造を有するテラヘルツ波発生装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【００４９】
まず、図３（ａ）に示されるように、真空炉（真空度１×１０-4Ｔｏｒｒ）を用いて、第２基板１０３を１７００℃で１時間加熱する。これにより、第２基板１０３のＣ面にＣＮＴが生成し、光電子放出層１０４が形成される（例えば、（株）化学同人発行  田中一義編  「カーボンナノチューブ」参照）。
【００５０】
次に、図３（ｂ）に示されるように、電子ビーム蒸着装置を用いて、ニッケルを第２基板１０３上に２０００Å蒸着させて接続電極１０５を形成する。このとき、ニッケルをパターニングして接続電極１０５を形成する場合には、ニッケルを蒸着する前に、フォトレジストで第２基板１０３上にパターンを形成しておき、リフトオフを用いて、ニッケルをパターニングする。その後、赤外線加熱装置を用いて、第２基板１０３及び接続電極１０５を１１００℃で１分加熱し、ニッケルと第２基板１０３とを合金化し、ニッケルを第２基板１０３にオーミック接合させる。
【００５１】
次に、図３（ｃ）に示されるように、スパッタ装置を用いて、上記シクロオレフィンから構成される第１基板１０１上に、膜厚が２０００ÅのＩＴＯから構成されるアノード電極１０２を形成する。このとき、ＩＴＯをパターニングしてアノード電極１０２を形成する場合には、ＩＴＯをスパッタリングする前に、フォトレジストで第１基板１０１上にパターンを形成しておき、リフトオフを用いて、ＩＴＯをパターニングする。
【００５２】
次に、ＵＶ接着剤１０６ａに球状の粒子１０６ｂを混合させて、スペーサ１０６を作製する。粒子１０６ｂとしては、例えば１０μｍの直径の球状粒子が用いられ、ＵＶ接着剤１０６ａと粒子１０６ｂとの混合比は、例えば１５：１（重量比）とされる。その後、図３（ｄ）に示されるように、作製されたスペーサ１０６を第１基板１０１表面のアノード電極１０２上に塗布する。スペーサ１０６の塗布にあたっては、市販のディスペンサ装置を用い、位置及び塗布量を正確に制御する。スペーサ１０６の塗布直後は、スペーサ１０６はＵＶ接着剤１０６ａの表面張力のため丸まっており、また、粒子１０６ｂはＵＶ接着剤１０６ａの中で浮いている。
【００５３】
次に、図３（ｅ）に示されるように、スペーサ１０６を用いて、光電子放出層１０４及び接続電極１０５が形成された第２基板１０３と、アノード電極１０２が形成された第１基板１０１とを貼合わせる。このとき、貼合わせ時に２００ｇ／ｃｍ2の圧力を印加することによってスペーサ１０６を光電子放出層１０４及びアノード電極１０２の両方に接触させ、ギャップを粒子１０６ｂの直径に合わし込むことができる。その後、貼合わせのためのこの圧力印加を行いながら、水銀ランプを用いて波長約３６０ｎｍの紫外光をスペーサ１０６に３００秒間照射してＵＶ接着剤１０６ａを硬化させ、ギャップを固定する。
【００５４】
最後に、アノード電極１０２及び接続電極１０５を電源１０８に接続し、スペーサ１０６により一体化された第１基板１０１及び第２基板１０３を真空容器１１２に入れる。これにより、テラヘルツ波発生装置が完成する。
【００５５】
なお、図３において、ＵＶ接着剤１０６ａには１個の粒子１０６ｂしか描かれていないが、実際には、３〜４個の粒子１０６ｂが含まれている。また、図３（ｄ）において、第１基板１０１上にスペーサ１０６を塗付して第１基板１０１と第２基板１０３とを貼り合わせたが、第２基板１０３上にスペーサ１０６を塗付して第１基板１０１と第２基板１０３とを貼り合わせてもよい。
【００５６】
次に、上記構造を有するテラヘルツ波発生装置の動作を説明する。
上記構造を有するテラヘルツ波発生装置において、装置外部のフェムト秒レーザ発生源から短パルス光（パルス幅：約８０フェムト秒、周期：２０ナノ秒）１０９が装置に向けて出射される。短パルス光１０９は、第１基板１０１及びアノード電極１０２を通過して、光電子放出層１０４に照射される。光電子放出層１０４は、この短パルス光１０９の照射によって光電子１１０を放出する。放出された光電子１１０は対向するアノード電極１０２まで走行し、この光電子１１０の走行が変位電流となる。そして、変位電流の時間変化によりテラヘルツ波１１１が発生し、外部にテラヘルツ波１１１が放射される。よって、電源１０８が印加する電圧とギャップｄとの一方又は双方は、光電子放出層１０４から放出された光電子１１０のアノード電極１０２に到達するまでの時間がテラヘルツ波１１１を得るために適切な値となるように決定される。なお、フェムト秒レーザ発生源としては、例えばチタンサファイアを用いたフェムト秒レーザ光源が用いられる。このときの短パルス光１０９のスポット径は、１ｍｍ以下となる。
【００５７】
以上のように本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、装置はスペーサ１０６を挟んで２つの基板を貼り合わせて構成される単純な構造を有する。よって、製造が容易なテラヘルツ波発生装置を実現することができる。
【００５８】
また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、光電子を真空中で走行させてテラヘルツ波を発生させる。よって、（絶縁破壊電圧まで）高電圧を印加しても、特性は変化しないので、電極間に高電圧を印加することが可能なテラヘルツ波発生装置を実現することができる。すなわち、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能なテラヘルツ波発生装置を実現することができる。例えば、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置においては、図４のテラヘルツ波の周波数と強度との関係に示されるように、電極間に３０Ｖの電圧を印加した場合には約１０ＴＨｚに渡る電磁波が発生し、また電極間に１００Ｖの電圧を印加した場合にも約１０ＴＨｚに渡る電磁波が発生するため、高電圧の印加により特性劣化を引き起こすことなく、高出力化が実現される。
【００５９】
また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、ギャップは、スペーサ１０６により一定間隔にそろえられる。その結果、特定の周波数のテラヘルツ波の出力が高くなり、高出力化が実現される。
【００６０】
なお、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置において、光電子面を有する光電子放出層１０４はＣＮＴより構成されるとしたが、これに限られず、光電子放出層１０４は例えばＡｇ−Ｏ−Ｃｓ系材料から構成されてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置において、スペーサ１０６に含まれる粒子１０６ｂは球状であるとしたが、一定の幅又は直径を有する粒子であればこれに限られず、例えば針状であってもよい。
【００６２】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【００６３】
このテラヘルツ波発生装置は、スペーサ１２６が第２基板１０３の対向する辺に沿って線状に形成されているという点で第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。このように線状のスペーサ１２６を形成することにより、スペーサ１２６による第２基板１０３の支持力が強まり、テラヘルツ波発生装置の機械的強度が増すので、テラヘルツ波発生装置の長期信頼性を向上させることができる。また、ギャップを精密に制御することが可能となるので、ギャップを高精度に一定間隔とすることができ、高出力のテラヘルツ波を発生させることが可能なテラヘルツ波発生装置を実現することができる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図であり、図７は、同テラヘルツ波発生装置の構造を示す断面図（図６のＡ−Ａ’における断面図）である。
【００６５】
このテラヘルツ波発生装置は、接続電極１２５が第２基板１２３の裏面上にリング状の電極パターンで形成され、第２基板１２３の接続電極１２５が形成されない部分に凹部１２３ａが設けられているという点で第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。
【００６６】
上記構造を有するテラヘルツ波発生装置において、短パルス光１０９の照射によって生じた光電子１１０により発生したテラヘルツ波１１１は、屈折率の高い第２基板１２３の方向へ向かう。第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の場合、接続電極が第２基板の裏面全面にわたって形成されているため、テラヘルツ波が接続電極で吸収され無効になってしまう。それに対して、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置の場合、第２基板１２３裏面にはリング状の接続電極１２５が形成されており、テラヘルツ波１１１が透過する部分には接続電極１２５が存在しないため、テラヘルツ波１１１を有効に外部に取り出すことができ、テラヘルツ波の取り出し効率を向上させることができる。また、第２基板１２３には凹部１２３ａが設けられており、テラヘルツ波１１１が透過する部分の第２基板１２３は薄くなっているため、テラヘルツ波の取り出し効率を更に向上させることができる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図であり、図９は、同テラヘルツ波発生装置の構造を示す断面図である。なお、図８においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１４５とは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１４５上に載置されて接続電極１４５と接合される。
【００６８】
このテラヘルツ波発生装置は、接続電極１４５が第２基板１４３上では無く、第１基板１０１上に形成されているという点で第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なり、第１基板１０１、アノード電極１４２、第２基板１４３、光電子放出層１０４、接続電極１４５、スペーサ１４６、電源１４８及び真空容器１１２から構成される。
【００６９】
アノード電極１４２は、第２基板１４３及び光電子放出層１０４と対向する第１基板１０１の表面上に形成され、電源１４８と電気的に接続される。アノード電極１４２は、ＩＴＯ薄膜から構成される透明電極である。
【００７０】
第２基板１４３は、第１基板１０１と対向してアノード電極１４２の上方に配置される半絶縁性のＳｉＣ基板であり、例えば１ｃｍ×１ｃｍの大きさと、０．３ｍｍの厚みとを持つ。
【００７１】
接続電極１４５は、第１基板１０１の表面上に形成され、光電子放出層１０４及び電源１４８と電気的に接続される。接続電極１４５は、ＩＴＯ薄膜から構成される透明電極である。
【００７２】
スペーサ１４６は、導電性のスペーサであり、第１基板１０１、アノード電極１４２及び接続電極１４５と第２基板１４３及び光電子放出層１０４との間に挟まれ、第１基板１０１、アノード電極１４２及び接続電極１４５と第２基板１４３及び光電子放出層１０４との間に空間を形成する。スペーサ１４６は、光電子放出層１０４及び接続電極１４５と接し、光電子放出層１０４と接続電極１４５とを電気的に接続する。
【００７３】
ここで、スペーサ１４６は、ＵＶ硬化樹脂からなり、第１基板１０１、アノード電極１４２及び接続電極１４５と第２基板１４３及び光電子放出層１０４とを接着するＵＶ接着剤１４６ａと、ＵＶ接着剤１４６ａにより周囲が固められた、シリカよりなる複数の球状の導電性粒子１４６ｂとから構成される。複数の粒子１４６ｂは、例えば約１０μｍの等しい直径を持ち、その粒子１４６ｂの直径は、ギャップを決定する。粒子１４６ｂとしては、例えば市販されている積水化学株式会社製のものが用いられる。スペーサ１４６は、第２基板１４３の四隅に形成される。このとき、粒子１４６ｂを含むＵＶ接着剤１４６ａの間隙内広がりは例えば約１ｍｍである。
【００７４】
電源１４８は、アノード電極１４２と接続電極１４５との間に、例えば約１００Ｖの一定電圧を印加する。
【００７５】
以上のように、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、光電子放出層１０４と電気的に接続される接続電極１４５が第１基板１０１上に形成され、接続電極１４５はスペーサ１４６を介して光電子放出層１０４と電気的に接続される。よって、光電子放出層１０４が形成される第２基板１４３が導電性を有する必要が無くなり、第２基板１４３の材料選択の幅が広がるので、設計自由度の高いテラヘルツ波発生装置を実現することが可能となる。例えば、上下に配置された２つの基板に対して同じ材料を用いると、２つの基板の間の熱膨張歪が低減され、高温状態の使用でも信頼性が向上する。また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置のように、光電子放出層１０４が形成される第２基板１４３を半絶縁性の基板にすることで、基板中の自由電子によるテラヘルツ波の吸収を低減させることができる。
【００７６】
また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、アノード電極１４２と接続電極１４５とが同一平面上に形成される。よって、電気配線の形成に際してのワイヤーボンディング等の実装が容易になるので、製造が容易なテラヘルツ波発生装置を実現することが可能となる。
【００７７】
また、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、第１基板１０１上に透明電極を形成した後、リソグラフィー技術等を用いてこれをパターニングしてアノード電極１４２及び接続電極１４５が形成される。よって、第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置のように、異なる基板のそれぞれに電極を形成する必要が無くなるので、製造が容易なテラヘルツ波発生装置を実現することが可能となる。
【００７８】
なお、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置において、接続電極１４５は透明電極であるとしたが、これに限られず、接続電極１４５は不透明な電極であってもよい。
【００７９】
（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１０においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄとは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ上に載置されて接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄと接合される。
【００８０】
このテラヘルツ波発生装置は、第１基板１０１上に形成され、光電子放出層１０４と電気的に接続される接続電極がアノード電極１４２と異なる形状の電極パターンを持つ島状の複数の接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄに分離され、それらのうちの接続電極１４５ａのみが電源１４８と電気的に接続されているという点で第４の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。このとき、スペーサ１４６は、接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄのそれぞれと接するように形成される。これにより、スペーサ１４６の形成に際してスペーサ１４６を滴下する位置が明確になり、より実装が容易になるので、製造が容易なテラヘルツ波発生装置を実現することが可能となる。従って、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置は、例えば自動組み立て装置等を用いてテラヘルツ波発生装置を製造する場合に有効となる。
【００８１】
なお、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置において、島状の複数の接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄはそれぞれ分離されるとしたがこれに限られず、島状の複数の接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄはそれぞれ接続されていてもよい。
【００８２】
（第６の実施の形態）
図１１は、本発明の第６の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１１においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄとは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ上に載置されて接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄと接合される。
【００８３】
このテラヘルツ波発生装置は、電源１４８に電気的に接続されていない接続電極１４５ｃと接続電極１４５ａとに電気的に接続され、接続電極１４５ａと接続電極１４５ｃとの間に可変電圧を印加する電源１５８を備えるという点で第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。
【００８４】
上記構造を有するテラヘルツ波発生装置において、光電子放出層１０４とアノード電極１４２の光電子を受ける領域との間に形成される電界が不均一である場合、高速移動する光電子と低速移動する光電子とが生じるため、変位電流の時間変化が緩やかになり、テラヘルツ波の出力が低下する。従って、均一な特性のテラヘルツ波発生装置を得るためには、光電子放出層１０４とアノード電極１４２の光電子を受ける領域との間に形成される電界を一様にする必要がある。このとき、上記電界を一様にするためには、ギャップ均一性が高く、かつ、アノード電極１４２の光電子を受ける領域及び光電子放出層１０４の面内電気抵抗がほとんど零でなければならないが、実際上、これを実現することは難しい。しかしながら、上記構造を有するテラヘルツ波発生装置においては、電源１５８を用いて、接続電極１４５ａと接続電極１４５ｃとを異なる電位にさせ、この電位差によって、電界の不均一を補償することができる。例えば、電源１４８の約５％の電圧を電源１５８により印加して電界不均一が補正される。その結果、光電子放出層１０４とアノード電極１４２の光電子を受ける領域との間の電界の不均一性に起因するテラヘルツ波の出力低下を防止することができる。
【００８５】
なお、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置において、接続電極１４５ａの対角方向に位置する接続電極１４５ｃにのみ電源１５８を接続し、電界の不均一を補償した。しかし、電源１５８を接続電極１４５ｂ及び接続電極１４５ｄにも接続する、あるいは電源１５８を更に２つ設け、それらを接続電極１４５ｂ及び接続電極１４５ｄのそれぞれに接続し、接続電極１４５ｂ、接続電極１４５ｄも、接続電極１４５ｃのように電位制御してもよい。これにより、複雑な電界の不均一も補償することが可能となる。
【００８６】
（第７の実施の形態）
図１２は、本発明の第７の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１２においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄとは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ上に載置されて接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄと接合される。
【００８７】
このテラヘルツ波発生装置は、光電子を受けるアノード電極１６２がスパイラルアンテナとして機能するように渦巻状にパターニングされているという点で第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。つまり、第１基板１０１の表面上には、アノード電極１６２により渦巻状の電極パターンが形成されているという点で第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。このように、テラヘルツ波発生装置にスパイラルアンテナを用いることにより、テラヘルツ波の放射特性を向上させることができる（例えばI.S. Gregory et. al., Electronics Letters vol.40 No.2 p.143 (2004)参照）。その結果、テラヘルツ波の取り出し効率を向上させることができる。
【００８８】
（第８の実施の形態）
図１３は、本発明の第８の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１３においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄとは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ上に載置されて接続電極１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄと接合される。
【００８９】
このテラヘルツ波発生装置は、フェムト秒レーザ発生源からの短パルス光を透過させ、光電子を受けるアノード電極１７２の領域１７２ａをＩＴＯ薄膜等のような透明な材料で構成し、テラヘルツ波を放射するスパイラルアンテナとして機能し、ワイヤーボンド用のパッドを含むアノード電極１７２の領域１７２ｂを金等の電気伝導性の高い材料で構成しているという点で第７の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。
【００９０】
上記構造を有するテラヘルツ波発生装置において、アノード電極１７２を２つの異なる材料を用いて形成するため、第７の実施の形態のテラヘルツ波発生装置に比べ、工程数が増加する。しかし、アノード電極１７２の２つの領域のそれぞれを最適な材料で構成することができるので、テラヘルツ波の放射特性等のテラヘルツ波発生装置の特性を向上させることができる。実際、領域１７２ｂを金で構成することにより、領域１７２ｂをＩＴＯ薄膜等のような透明な材料で構成した場合と比較して配線抵抗が減少し、テラヘルツ波の出力が１．２倍となることが確認された。このようなテラヘルツ波発生装置の特性向上は、アノード電極１７２をスパイラルアンテナとして機能させる場合のように、アノード電極１７２の配線長が長くなる場合により顕著になる。
【００９１】
（第９の実施の形態）
図１４は、本発明の第９の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１４においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ１４６と接続電極１８５ａ１８５ｂ、１８５ｃ、１８５ｄとは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、スペーサ１４６は接続電極１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、１８５ｄ上に載置されて接続電極１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、１８５ｄと接合される。
【００９２】
このテラヘルツ波発生装置は、アノード電極１８２及び接続電極１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、１８５ｄが金で構成され、アノード電極１８２の光電子を受ける領域が格子状にパターニングされているという点で第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。つまり、第１基板１０１の表面上には、アノード電極１８２により格子状の電極パターン（ワイヤーグリッド）が形成されているという点で第５の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。このとき、一般にワイヤーグリッドが偏光子として機能するためには、グリッド間隔を波長の１／４以下、グリッド幅を波長の１／１０以下にすることが必要である。従って、偏光させる対象となる光がテラヘルツ帯（波長１００〜３００μｍ）の光であることを考慮に入れて、格子状のアノード電極１８２のグリッド幅は例えば１０μｍとされ、グリッド間隔は例えば３３μｍとされる。
【００９３】
上記構造を有するテラヘルツ波発生装置において、アノード電極１８２は、所謂、ワイヤーグリッド偏光子として機能する。すなわち、アノード電極１８２は、グリッドに平行な方向（図１４では手前／奥方向）の偏光は反射し、グリッドに垂直な方向（図１４では左右方向）の偏光は透過する特性のワイヤーグリッド偏光子として機能する。従って、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置では、一定偏波方向のみのテラヘルツ波が放出されることになり、偏波を用いたテラヘルツ分析等に有用なテラヘルツ波発生装置を実現することが可能となる。
【００９４】
（第１０の実施の形態）
図１５は本発明の第１０の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の構造を示す断面図である。
【００９５】
このテラヘルツ波発生装置は、複数の第１粒子１９６ｂを含む第１スペーサ１９６ａと、第１粒子１９６ｂよりも大きな直径を有する複数の第２粒子１９６ｃを含む第２スペーサ１９６ｂとが、２つの基板の間の異なる位置にそれぞれ形成されるという点で第４の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。これにより、光電子放出層１０４とアノード電極１４２とは平行でなくなり、異なるギャップが形成される。ギャップが狭い部分に照射された短パルス光１０９ａにより生成される光電子２１０ａの走行距離は短く、また、電界が強いために大きく加速されるため、ギャップが狭い部分からは高い周波数成分を多く持つテラヘルツ波１９１ａが発生する。一方、ギャップが広い部分に照射された短パルス光１０９ｂにより生成される光電子２１０ｂの走行距離は長く、また、電界が弱いために少ししか加速されないため、ギャップが広い部分からは低い周波数成分を多く持つテラヘルツ波１９１ｂが発生する。従って、短パルス光の照射位置を制御することにより、発振周波数をチューニングすることが可能になる。また、短パルス光のスポット径を大きくし、ギャップが狭い部分及び広い部分の両方で光電子が生成されるようにすることで、低い周波数から高い周波数までの、広いバンド幅を有するテラヘルツ波を発生させることが可能になる。
【００９６】
（第１１の実施の形態）
図１６は、本発明の第１１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置の斜視図である。なお、図１６においては、テラヘルツ波発生装置の構造がよくわかるように、スペーサ２０６と光電子放出層１０４とは分離して描かれているが、装置として使用される場合には、光電子放出層１０４はスペーサ２０６上に載置されてスペーサ２０６と接合される。
【００９７】
このテラヘルツ波発生装置は、アノード電極１０２が形成された第１基板１０１上に四角く連続状にスペーサ２０６が形成され、光電子放出層１０４及びアノード電極１０２により囲まれる空間の一部が密閉されているという点で第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。すなわち、真空容器１１２を用いることなく、光電子放出層１０４とアノード電極１０２との間に真空空間を形成しているという点で第１の実施の形態のテラヘルツ波発生装置とは異なる。このような装置を製造する場合には、光電子放出層１０３とアノード電極１０２とを貼り合わせる工程は減圧中で行われる。これにより、アノード電極１０２及び光電子放出層１０３により囲まれた空間内は減圧になり、アノード電極１０２と光電子放出層１０３との間でスペーサ２０６は連続的に存在するので、テラヘルツ波発生装置を大気中に置いても、アノード電極１０２及び光電子放出層１０３により囲まれた空間内部の減圧は保たれる。
【００９８】
以上のように、本実施の形態のテラヘルツ波発生装置によれば、真空容器を用いる必要が無くなるので、小型のテラヘルツ波発生装置を実現することができる。
【００９９】
以上、本発明のテラヘルツ波発生装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態の限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、電磁波発生装置に利用でき、特にキュリティや医用分野で高精度に被測定物を分析することが可能な高出力のテラヘルツ波発生装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図２】同実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の断面図（図１のＡ−Ａ’における断面図）である。
【図３】同実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】同実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置における正負電極間の印加電圧とテラヘルツ波出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図７】同実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の断面図（図６のＡ−Ａ’における断面図）である。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図９】同実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１４】本発明の第９の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１５】本発明の第１０の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図１６】本発明の第１１の実施の形態におけるテラヘルツ波発生装置の斜視図である。
【図１７】従来のテラヘルツ波の発生方法を説明するための図である。
【図１８】減圧下で光電子を走らせてテラヘルツ波を放射させる装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０１    第１基板
１０２、１４２、１６２、１７２、１８２    アノード電極
１０３、１２３、１４３    第２基板
１０４    光電子放出層
１０５、１２５、１４５、１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ、１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、１８５ｄ    接続電極
１０６、１２６、１４６、１９６、２０６    スペーサ
１０６ａ、１４６ａ    ＵＶ接着剤
１０６ｂ、１４６ｂ、１９６ｂ、１９６ｃ    粒子
１０８、１４８、１５８、３０５、４０５    電源
１０９、１０９ａ、１０９ｂ、３０６、４０８    短パルス光
１１０、２１０ａ、２１０ｂ、４０９    光電子
１１１、１９１ａ、１９１ｂ、４０７    テラヘルツ波
１１２    真空容器
１２３ａ、４０６    凹部
１７２ａ、１７２ｂ    領域
３０１    半絶縁性ＧａＡｓ基板
３０２、４０２    正電極
３０３、４０３    負電極
３０４    ＧａＡｓ層
３０７    電磁波
４０１    基板
４０４    光電子放出面
【図１】
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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９】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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