MEE法による量子ナノ構造光変調デバイスの作製に関する研究

• Project/Area Number: 12750036
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 盧 柱亨 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (50313474)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2001: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 分子線エピタキシー法 / MEE法 / 光制御デバイス / 光変調器 / 光スイッチ5層非対称結合量子井戸 / ポテンシャル制御量子井戸 / 分子線エピタキシー / 5層非対称結合量子井戸 / MBEシャッターコントローラー / ソースの交互供給

Research Abstract

本研究では、新たに考案したGaAs/AIGaAs系5層非対称結合量子井戸(Five-layer Asymmetric Coupled Quantum Well ; FACQW)を長波長用lnGaAs/lnAIGaAs材料に発展させ、1.55m帯用FACQWの作製技術を確立のためにマイグレーション・エンハンスト・エピタキシー(migration enhanced epitaxy ; MEE)法を導入し、FACQWの電気的・光学的特性向上を目指し、以下の研究を行った。
(1)MEE法による高品質GaAs/AIGaAs-FACQWの作製
現有のMBE(molecular beam epitaxy)装置にMEE法を導入するため、試作に成功したパソコンで0.1秒刻みで制御が可能なシャッターコントローラーの改良およびコントロールプログラムの改善を行った。その結果、AlGaAs成長において、AlとAs原子を同時供給した後GaとAsを交互供給する新原料シーケンスを用いるとともに、As分圧等の結晶成長条件の最適化を通して、低温(490℃)においてヘテロ界面の平坦性が極めて良好なGaAs/AlGaAs量子井戸の作製に成功した。さらに、AlAs超薄膜のMBE低温成長においても、上記と同様の成長条件で高品質のAlAs GaAs界面が実現できることを見出し、高品質でありかつ設計通りの厚さの量子ナノ構造(GaAs/AlGaAs-FACQW)の作製により長波長用InGaAs/InAlGaAs材料に発展させる見通しがついた。
(2)フォトルミネセンス(Photoluminescence ; PL)法・光吸収電流法による光学測定
(1)の方法によって改良されたMBE装置を用い、GaAs基板上にAlGaAs系材料を対象に、フォトルミネセンス法により発光特性を、光吸収電流法により光吸収スペクトルを測定し、上記作製条件の研究にフィードバックし、MEE法による結晶成長条件の最適条件を見いだした。そして、InGaAs/InAlGaAs系材料の結晶成長にも適用し、基礎的な成長条件を確立することができた。

Research Products

• [Publications] T.Suzuki, J.H.Noh, T.Arakawa, K.Tada, Y.Okamiya, Y.Miyagi, N.Sakai, N.Haneji: "Fabrication and Optical Characterization of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well(FACQW)"Jpn. J. Appl. Phys.. 41, 4B(4月号掲載予定). (2002)
• [Publications] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki, Y.Okamiya: "Optical Modulators Based on Potential-Tailored Quantum Wells for Broad Band Optical Fiber Communication"Int'l Conf. on Broad Band Optical Fiber Communication Technology(BBOFCT-2001). 119-124 (2001)
• [Publications] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki: "Wideband and Low Voltage Waveguide Modulators with Asymmetric Coupled QWs beyhond 40 Gb/s"2001 IEEE/LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. 1. 38-39 (2001)
• [Publications] K.Tada, T.Arakawa, J.-h Noh, T.Suzuki, Y.Okamiya: "Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Will --A Promising Nanostructure with Tailored Potential--"Proceedings of the 6th China-Japan Symposium on Thin Films(CJSTFVI). 16-19 (2001)
• [Publications] T.Suzuki, J.-H.Noh, T.Arakawa, K.Tada, Y.Okamiya, Y.Miyagi: "Electrooptic Characterization of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well"Extended Abstracts of the 2001 International Conferene on Solid State Devices and Materials(SSDM2001). 2. 656-657 (2001)
• [Publications] 鈴木達也,盧柱亨,荒川太郎,岡宮由樹,伊藤安弘,多田邦雄: "MEE法の5層非対称結合量子井戸光変調器作製への応用"第61回応用物理学会学術講演会・予稿集(4aZE-2). (2000)
• [Publications] 数馬研介,多田邦雄,荒川太郎,盧柱亨: "5層非対称結合量子井戸の層厚ゆらぎを考慮した電界誘起屈折率変化特性の研究"第61回応用物理学会学術講演会・予稿集(4aZE-3). (2000)