位相制御領域を有するフォトニック結晶の作製とその光デバイスへの応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10210206
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 青柳 克信 理化学研究所, 半導体工学研究室, 主任研究員 (70087469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新谷 紀雄 金属材料技術研究所, 第五研究グループ, 総合研究官 ; 平山 秀樹 理化学研究所, 半導体工学研究室, 研究員 (70270593) ; 瀬川 勇三郎 理化学研究所, 光物性研究チーム, チームリーダー (30087473)
• Keywords: フォトニック結晶 / 自然放出光制御 / 位相制御領域 / 無しきい値レーザー / リングレーザー / 選択結晶成長 / 自然放出寿命

Research Abstract

本研究は、位相制御領域が挿入されたフォトニック結晶における輻射場の制御効果を明らかにし、光デバイスへの応用を検討する事を目的とする。そのため、まず、精度の良い作製が可能な、ミリ波サイズ誘電体構造を用いて、位相制御領域を有する3次元フォトニック結晶を作製し、フィールドの局在効果、放射特性等の基礎的効果を観測し、さらに、光デバイスへの直接応用を考慮し、位相制御領域を有する可視領域半導体2次元フォトニック結晶を作製し、自然放出光放射パターン、寿命変化等の位相制御効果を実証し、無しきい値レーザー等への応用を試みることを、研究の目標としている。
本年度は、可視領域における半導体2次元フォトニック結晶の作製を試みた。電子ビーム露光法を用いたSiO_2マスクパターンの形成と、有機金属気相成長法を用いた選択結晶成長を用いることにより、GaAs(ガリウム砒素)基板上に、周期0.5μm,直径0.15μm、アスペクト比20程度の、GaAsロッドアレイを作製した。また、ロッドアレイの透過率測定を行うことにより、各方向へのストップバンドの観測を行った。フォトニック結晶の均一性を向上させるために、より成長温度の高いGaN(窒化ガリウム)ロッドアレイを、同様の方法で作成を試みた。サブミクロンパターンマスク上の垂直成長モードをGaN結晶に於いてはじめて明らかにし、周期1.5μm、直径0.3μmのGaNロッドアレイを作製した。