2005 Fiscal Year Annual Research Report
有機金属気相選択成長によるフォトニック結晶の作製とデバイス応用に関する研究
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15206030
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
本久 順一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福井 孝志 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (30240641)
佐野 栄一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (10333650)
楊 林 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 研究員 (60374708)
佐藤 威友 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (50343009)
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| Keywords | フォトニック結晶 / 有機金属気相成長 / 選択成長 / フォトニック結晶スラブ / 時間領域差分(FDTD)法 / 線欠陥導波路 / 点欠陥共振器 / 光取り出し効率 |
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| Research Abstract |
平成17年度は、前年度までに確立させた有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法によるフォトニック結晶(PC)の作製技術をさらに発展させると共に、その光学特性を実験的・理論的に明らかにするため、以下のような研究を行った。
まず、光通信波長帯応用に有利なInP系材料によるPCの作製を目的として、(111)B InP基板上に6角形の絶縁膜マスクを周期的に形成した基板にInGaAsあるいはInPのMOVPE選択成長を行った。成長条件を最適化した結果、InGaAsおよびInPの両者に対し、周期500nmの均一な6角形空孔の周期配列構造が形成された。これらの結果をもとに、周期500nmのInP/InGaAs/InP量子井戸構造を有するエアホール型PCを作製し、77KにInGaAs量子井戸層からの発光を確認した。この時、InGaAsの膜厚が、マスクのないプレーナ基板と比べ、その膜厚が、41%に減少することが明かとなった。一方、GaAs系PCについては、業振器や導波路構造の作製を目的として、MOVPE選択成長に用いるマスクパターンを工夫することにより、PCに点欠陥あるいは線欠陥を導入したエアホール型PCの作製に成功するとともに、GaAs/AlGaAs量子井戸を有する構造を作製し、GaAs量子井戸層からの発光を確認した。
また、平面波展開と散乱行列を用いて、フォトニック結晶を有する材料における光の反射確率・透過確率の計算を行った。特に、半導体基板の表面にピラーアレイによる2次元フォトニック結晶を有する試料において、基板内部から放射される光が外部に取り出される効率について、基板の内部から表面へと光が透過する確率を計算することにより評価を行った。その結果、フォトニック結晶によりスラブ構造からの光の取り出し効率が増大することについては、周期構造によるバンドの折り返しの効果の影響が明らかとなった。
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