Si基板上半導体薄膜光集積回路の高効率と高温化動作に関する研究
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21J14548
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
FANG WEICHENG 東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 薄膜光集積回路 / 表面活性化接合 / 熱抵抗 / 薄膜DFBレーザ / InPリブ導波路 / 化学機械研磨 / 薄膜集積光回路 |
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| Outline of Research at the Start |
LSI電気配線の相互接続ボトルネックを克服するために、オンチップ光配線が有望だと考えられる。そこで本研究では、Si電気回路上にバックエンドプロセスにて形成可能な薄膜光配線を提案し、光源-導波路-受光器の基本集積回路の高効率と高温化動作の実現を目的とする。Siナノ薄膜層を介した異種材料接合手法の導入により、薄膜レーザの熱特性を改善し、高温動作を目指す。また、従来より低損失な導波路構造の導入を通じ、集積光回路の高効率データ伝送実験を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度において、目的に(1)薄膜光集積回路の高温動作の実現(>100℃)、(2)薄膜光集積回路の高速動作(常温>20 Gbps)の実現を行った。
具体的には昨年実現したa-Siナノ薄膜を介した表面活性化常温接合を利用し、低熱抵抗を有する薄膜DFBレーザ、GaInAsP埋め込み導波路、p-i-n薄膜受光器(PD)をSi基板上に大面積かつ安定な集積プロセスを実現した。レーザのしきい値を低減するため、横方向光閉じ込めが上昇可能なリッジ構造も導入した。各温度下での静特性、動特性を評価した結果(1)静特性で、リッジ構造を有する低熱抵抗薄膜DFBレーザは低しきい値電流(0.27 mA)があり、PD側は従来構造(0.16 mA)の6倍くらいの最大光電流（0.95 mA）が得た。PD側の光電流(IPD)とLD側の注入電流(ILD)のスロープ効率(IPD/ILD) は従来(0.068 mA/mA)の約3倍程度(0.2 mA/mA )を得ることができた。また、最高環境動作温度は初めて120℃の連続波(CW)動作を確認した。(2)動特性で、小信号と大信号動作を25℃から80℃まで測定した。25℃と80℃での3-dB帯域は16.8 GHzと10.1 GHzを実現するとともに、信号伝送は25℃で25 Gbps、80℃で15 Gbpsを実現した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
