1995 Fiscal Year Annual Research Report

高機能光集積回路を目指した半導体基板上への鉄ガ-ネット結晶成長に関する研究

Research Project

Project/Area Number	06452228
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	内藤喜之東京工業大学, 工学部, 教授 (70016335)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	横井秀樹東京工業大学, 工学部, 助手 (90251636) 安斎弘樹東京工業大学, 工学部, 助手 (80212661) 水本哲弥東京工業大学, 工学部, 助教授 (00174045)
Keywords	ヘテロエピタキシ / 希土類鉄ガ-ネット / 半導体レーザ / 光アイソレータ / 光集積回路 / ラザフォード後方散乱 / スパッタリング
Research Abstract	光アイソレータと半導体レーザを集積化するために、InP基板上に磁気光学材料・希土類鉄ガ-ネット(YBi)_3Fe_5O_<12>(Bi:YIG)を結晶成長させる技術を開発することが本研究の目的である。二つの結晶の格子定数差を克服することが最大の課題であり、このために格子定数がBi:YIGの1/2であるBaF_2を中間層に用い、InP上に結晶成長したBaF_2上にBi:YIGを成長することを検討した。研究内容と得られた成果を次に要約する。 1.BaF_2中間層の結晶成長条件の最適化真空蒸着法により、(111)InP基板上に(111)BaF_2層の最適な結晶成長条件の探索を行った。主に成長速度と基板温度を制御し、基板温度140℃でラザフォード後方散乱法によるチャネリング収率6%という、単結晶基板に近い良好な結晶性を有するBaF_2中間層を形成することができることを明らかにした。また、140℃という低温で成長することで、InP基板に対するダメ-ジがほとんどないことが明らかになった。 2.BaF_2上のBi:YIG結晶成長条件の探索対向ターゲット式スパッタリング法を用いて、希土類鉄ガ-ネットBi:YIG(111)をBaF_2上に成長させることを試みた。スパッタターゲットの組成、基板温度、スパッタリング中のO_2-Arガス分圧などの条件を制御し、格子定数1.24nmのBi:YIGが成長できる条件で実験を行ったが、BaF_2上にBi:YIGを結晶成長させることはできなかった。原因として、Bi:YIGとBaF_2の熱膨張係数が大きく異なることが考えられる。Bi:YIGとBaF_2の間に歪緩和層を導入するなどの工夫を加えることが必要であると結論される。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] M. Totoki, et al.: "Direct bonding between InP and Gd_3Ga_5O_<12> for integrating semiconductor and magnetooptic devices" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 3491-3496 (1995)
[Publications] G. S. Pu, et al.: "Reduction of critical power in all-optical switching with series-tapered nonlinear directional couplers" IEICE Trans. Electron.E78-C. 1315-1318 (1995)
[Publications] H. Yokoi, et al.: "Optical propagation loss increase of (GdBi)_3Fe_5O_<12> films caused by sputter etching" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 4817-4818 (1995)
[Publications] H. Yokoi, et al.: "Direct bonding between InP and rare earth iron garnet grown on Gd_3Ga_5O_<12> substrate by liquid phase epitaxy." Electronics Letters. 31. 1612-1613 (1995)
[Publications] M. Totoki, et al.: "Direct bonding for the integration of optical isolator with III-V semiconductors" CLEO 95 Technical Digest. 149-150 (1995)
[Publications] 十時真智子: "MOCVD法によるGd_3Ga_5O_<12>基板上GaInSbの成長における減圧の影響" 第42回応用物理学関係連合講演会. 29aSZY/I-1 (1995)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

高機能光集積回路を目指した半導体基板上への鉄ガ-ネット結晶成長に関する研究

Principal Investigator

内藤 喜之 東京工業大学, 工学部, 教授 (70016335)

Research Products

[Publications] M. Totoki, et al.: "Direct bonding between InP and Gd_3Ga_5O_<12> for integrating semiconductor and magnetooptic devices" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 3491-3496 (1995)

[Publications] G. S. Pu, et al.: "Reduction of critical power in all-optical switching with series-tapered nonlinear directional couplers" IEICE Trans. Electron.E78-C. 1315-1318 (1995)

[Publications] H. Yokoi, et al.: "Optical propagation loss increase of (GdBi)_3Fe_5O_<12> films caused by sputter etching" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 4817-4818 (1995)

[Publications] H. Yokoi, et al.: "Direct bonding between InP and rare earth iron garnet grown on Gd_3Ga_5O_<12> substrate by liquid phase epitaxy." Electronics Letters. 31. 1612-1613 (1995)

[Publications] M. Totoki, et al.: "Direct bonding for the integration of optical isolator with III-V semiconductors" CLEO 95 Technical Digest. 149-150 (1995)

[Publications] 十時真智子: "MOCVD法によるGd_3Ga_5O_<12>基板上GaInSbの成長における減圧の影響" 第42回応用物理学関係連合講演会. 29aSZY/I-1 (1995)

内藤喜之東京工業大学, 工学部, 教授 (70016335)