フォトニック結晶の実用的作製法の開発と機能フォトニックデバイス応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 宇高 勝之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (20277817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中尾 正史 日本電信電話(株), フォトニクス研究所, 主幹研究員
• Keywords: フォトニック結晶 / 干渉露光 / 表面プラズモン / カーボンナノチューブ / 多次元ナノ周期構造 / 超小型光機能素子 / 量子ドット / 分子線エピタキシャル成長法

Research Abstract

超小型光機能集積デバイスの実現を目指し、初年度である今年度は、まずフォトニック結晶の出発材料となる良好なナノ周期構造の大面積化や機能ナノ周期構造の作製技術の基礎検討並びに一定の作製法の確立を目標とした。まず干渉露光による大面積化は、光学系及びプロセスの最適化を検討し、約3.5cm径にわたる均一性を確立することができた。また、Si基板上にある程度深いナノ周期構造を形成することにより、通常のスパッタ装置を用いても発光素子への適用として十分な数対の3次元フォトニック結晶を実現できることを示した。このSiナノ周期構造を出発材料として、触媒となるPtを堆積し、プラズマCVDによりカーボンナノチューブを周期的に配列することができた。さらに表面プラズモンを用いた光機能素子を目指して、Crを用いた周期500nm及び250nmの金属ナノ周期構造の作成条件を把握した。今後導波特性及び反射特性などについて評価を進めていく予定である。さらに、超小型レーザを目標に、多重量子井戸構造の下部に分布反射多層構造を有するInAlGaAs/InGaAsP/InPウエハ上に干渉露光で1次元または2次元ナノ周期構造を形成し、さらに自己クローニング法により3次元フォトニック結晶を形成した構造について光励起により発光特性を評価し、多次元周期構造の効果による光閉じ込めと光帰還の増強を確認した。レーザ発振を目指して検討を進めている。活性フォトニック結晶を目標に、分子線エピタキシャル成長において1次元ナノパターン形成GaAs基板上へのInAs量子ドットの位置制御技術を検討附し、基板方向依存性や成長条件依存性などを把握し、良好な結果への目途を得た。

Research Products

• [Publications] 宇高 他: "Si基板上への2次元ナノ周期配列パターンの作製とその応用"第64回応用物理学会学術講演会(秋季). 31p-W-19 (2003)
• [Publications] 宇高 他: "MQW基板上への2次元ナノ周期配列パターンの作製と光学評価"第51回応用物理学関係連合講演会(春季). 31a-M-1 (2004)
• [Publications] 宇高 他: "DTCL-MPCVD装置におけるナノ周期構造でパターニング処理を行ったSi基板上でのカーボンナノチューブの作製"第51回応用物理学関係連合講演会(春季). 30a-ZX-1 (2004)