自己組織化低次元量子井戸構造の作製と波長変換素子への応用に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750362
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 下村 和彦 上智大学, 理工学部, 助教授 (90222041)
• Keywords: 量子井戸構造 / 有機金属気相成長 / 半導体増幅器 / 四光波混合

Research Abstract

本研究は、次世代光ファイバー通信網システムにおいて期待される高密度波長分割多重方式を実現するための周波数変換器として、半導体レーザ増幅器の四光波混合による波長変換素子を実現するための研究を行った。
理論的な検討として、低次元量子井戸構造において非線形感受率χ^<(3)>が量子構造の低次元化によりどれだけ増大するかを理論的に求めた。これまで低次元量子井戸構造の電界印加による吸収変化、屈折率変化は密度行列理論を用いて理論的に検討してきており、分極を3次項まで拡張して非線形感受率を求めた。そして量子ドット構造においては量子薄膜構造よりも10倍以上大きな非線形感受率χ^<(3)>が得られる見通しを得た。
一方実験的には、非線形感受率の増大が見込める、低次元量子井戸構造の成長技術に関する研究を行った。本研究においては自己組織的な結晶成長技術を用いてInP基板上のInAsドット構造の成長条件の把握を行った。成長条件として成長温度、供給モル数、成長中断時間を振ってInAsドットの大きさ、密度等の依存性を調べた。
また半導体レーザ増幅器を他の光デバイスと同じ基板上に集積化するためには、同一基板上において各デバイスのバンド端が異なる成長技術が必要となる。そのためにマスク領域幅を変えて選択成長を行なうSelectvie Area Growth技術を用いたバンド端制御を行い、これまでは導波路型光デバイスの検討のみが行われていたが、本研究では面型光デバイスへの応用が可能なことを実証した。

Research Products

• [Publications] T.Yamagata and K.Shimomura: "High responsivity in integrated optically controlled Metal-Oxide Semiconductor field-effect transistor using directly bonded SiO2-InP" IEEE Photon.Tech.Lett.9・8. 1143-1145 (1997)
• [Publications] T.Sakai and K.Shimomura: "High On/Off ratio and responsivity in integrated optically controlled HEMT," IEEE Photon.Tech.Lett.,. 10・3. (1998)
• [Publications] 下村和彦: "高性能光制御MOSFETの開発" 機能材料. 17・7. 30-36 (1997)
• [Publications] 下村和彦: "省電力化を実現するデバイス技術の現状と展望" 電子技術. 40・4. 8-14 (1998)
• [Publications] T.Sakai, Y.Takesue and K.Shimomura: "High On/Off ratio (12dB) and responsivity (300A/W) in integrated optically controlled HEMT." 2nd Optoelectronics and Communication Conference. 10C2-5. (1997)
• [Publications] 新井将之, 新田雄一, 下村和彦: "MOVPE法による選択成長を用いた面型光デバイス作製に関する検討" 第45回応用物理学関係連合講演会. 29a-SZL-29. (1998)