2000 Fiscal Year Annual Research Report
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
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09555132
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
加藤 勇 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063775)
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| Keywords | アモルファスシリコン / プラズマCVD / その場測定 / プラズマ計測 / 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 |
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| Research Abstract |
本年度までの実験およびシミュレーションの結果、センサー部を長くするか、あるいは細くすれば感度が向上する事が分かっている。そこで、従来よりもセンサー部を細くするために、コアが7μm×6μm、長さ60mm、屈折率差が0.75%の埋め込み型の3次元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、実験を行った。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、導波路長変えた場合の導波光の吸収スペクトルの変化を調べた。その結果、どのような導波路長の場合でも、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、また吸収量は導波路長が長くなるにつれて大きくなった。ここで得られた吸収スペクトルを元にして、導波路上に堆積させたa-Si:H膜の光学エネルギーバンドギャップを求めたところまた、導波路長にかかわらず1.70〜1.72[eV]程度の値が得られた。これは従来の測定法により得られている値とほぼ一致している。また、吸収量が不十分になる事に起因する測定限界は、コア径110[μm]の光ファイバーにおいてセンサ長を50[mm]とした場合、a-Si:H膜厚50[nm]であった。今回用いた3次元導波路では、センサ長が10[mm]のときa-Si:H膜厚8.5[nm]、センサ長が50[mm]のときa-Si:H膜厚3[nm]であったので大幅な感度の向上が図れたことになる。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を応用し、等価屈折率法によりa-Si:H膜と導波光の振る舞いの解析を行った。この解析結果と実験結果を用いてa-Si:H膜の屈折率を求めたところ、エリプソメータによって測定した値との間に若干の差が見られた。これは等価屈折率法による近似が不十分である事を示しており、さらに精度の高い有限要素法による解析を現在進めている。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 加藤勇: "a-Si:H/Si_3N_4多層膜光導波路の偏光特性(III)"第48回応用物理学会関係連合講演予稿集. (発行予定). (2001)
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[Publications] 加藤勇: "DEPENDENCE OF PL CHARACTERISTICS OF a-Si : H NANOBALL FILMS FABRICATED BY DOUBLE TUBED COAXIAL LINE TYPE MPCVD SYSTEM ON SUBSTRATE POSITION"第18回プラズマプロセッシング研究会プロシーディングス. 425-425 (2001)
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[Publications] 加藤勇: "FILM QUALITY OF A a-Si : H/Si_3N_4 MULTILAYER FILMS AND PROPAGATE PROPERTIES OF OPTICAL WAVEGUIDES USING THE MULTILAYER FILMS"第18回プラズマプロセッシング研究会プロシーディングス. 427-427 (2001)
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[Publications] 加藤勇: "Si : H/Si_3N_4多層膜光導波路の偏光特性(II)"第61回応用物理学会学術講演会予稿集. 1026-1026 (2000)
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[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(II)"第61回応用物理学会学術講演会予稿集. 873-873 (2000)
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[Publications] 加藤勇: "EFFECT OF Ar^+ION BOMBARDMENT DURING HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON FILM GROWTH IN PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION SYSTEM"JPN.J.APPL.PHYS. 39. 6404-6409 (2000)
