光導波路を用いた極薄膜および膜成長中におけるプラズマ反応の計測法に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555132
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 加藤 勇 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063775)
• Keywords: アモルファスシリコン / プラズマCVD / その場測定 / ブラズマ計測 / 極薄膜 / 近接場光学 / エバネッセントフィールド / 光ファイバーセンサー

Research Abstract

本年度は、表題の研究を進めるための実験設備の拡充および3次元光導波路を用いて実験を行った。
これまでの実験およびシミュレーションの結果、感度を向上させるにはセンサー部を長くするか、あるいは細くすればよいことが分かっている。そこで、従来よりもセンサー部を細くするために、昨年度、コアが7μm×6μm、長さ60mm、屈折率差が0.75%の埋め込み型の光導波路をセンサーとして用いる高感度な測定系を導入した。本年度は、プラズマCVD装置を用いて光導波路上にa-Si:H膜を堆積させ、実験を行った。その結果、従来の光ファイバーやスラブ導波路をセンサーとして用いた場合と同様の傾向をもつ吸収スペクトルが得られ、この光導波路がセンサーとして機能し、これまで、吸収量が不十分で光学定数の測定が不可能であった極薄膜(〈4nm)においても、測定可能な吸収量が得られることを確認した。また、本実験において使用した埋め込み型の光導波路は、従来用いてきたスラブ導波路とは異なり3次元光導波路であるので、これまで行ってきたスラブ近似でのシミュレーションでは、正確な解析を行うことができない。したがって、本年度は3次元光導波路の解析用ソフトBPMCADを導入した。このソフトを用いて、3次元光導波路としての、より厳密な解析を行うソフトの開発を進めている。
また、これまで使用してきたコア径が110μmの光ファイバーに変えて、本年度は、コア径が10μmのシングルモードファイバーをセンサーとして用いる準備を行った。このファイバーセンサーを用いることで前述の埋め込み型の光導波路と同様に、高感度な光学定数の測定を行う。

Research Products

• [Publications] 加藤 勇: "a-Si:H/Si_3N_4 多層膜光導波路の偏光特性"第47回応用物理学会関係連合講演会予稿集. (2000)
• [Publications] 加藤 勇: "三次元光導波路を用いた半導体極薄膜の光学定数の測定"第47回応用物理学会関係連合講演会予稿集. (2000)
• [Publications] 加藤 勇: "Polarization Properties of a -Si:H/Si_3N_4 Multilayers Optical Waaveguides"第17回プラズマプロセッシング研究会プロシ-ディングス. A2-6. 243-246 (2000)
• [Publications] 加藤 勇: "Dependence of PL Characterristics of a-Si:H Nanoball Films Fabricated by Double Tubed Coaxial Line Type MPCVD System on Ion Bombardment Energy"第17回プラズマプロセッシング研究会プロシ-ディングス. B6-7. 641 (2000)
• [Publications] 加藤 勇: "Photoluminescennce from a-Si:H Nanoball Films Fabricated by Double Tubed Coaxial Line Type Microwave Plasma CVD System"Proceedings of the Tenth International Workshop on the Phisics of Semiconductor Devices. II. 1107 (1999)
• [Publications] 加藤 勇: "Influnce of Hydrogenon on Losses in Silicon Oxynitride Planar Optical Waveguides"Proceedings of the Tenth International Workshop on the Phisics of Semiconductor Devices. I. 438 (1999)