2015 Fiscal Year Research-status Report
シリコンフォトニクス回路へのIII-V族量子ドットレーザ集積化に関する研究
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15K06029
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
下村 和彦 上智大学, 理工学部, 教授 (90222041)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シリコンフォトニクス / シリコン / InP / 直接貼付 / 集積技術 / 量子ドット / 半導体レーザ / 光スイッチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン基板上にIII-V族半導体量子ドットレーザとシリコンフォトニクス回路を集積した光集積回路を実現することを目的とした研究である。具体的には変調器、波長スイッチ等のシリコンフォトニクス回路を含むシリコン基板にInP薄膜を直接貼付し、そしてこの基板上に有機金属気相成長法によりIII-V族量子ドット半導体を結晶成長してレーザを作製し、シリコンフォトニクス回路-量子ドットデバイスの光集積回路を試作研究する。
この研究目的に対して、平成27年度は2つの大きな進展が達成された。
まずシリコン基板上にInP薄膜を直接貼付した基板上に有機金属気相成長法によりGaInAsPバルクレーザを成長し、室温発振を達成した。このレーザはシリコン-InP薄膜界面を通した電流注入を行っており、このような成長方法で作製したレーザとしては初めての室温発振である。以前より液体窒素温度でのレーザ発振は達成していたが、直接貼付界面の品質の向上、プロセスの改良により室温動作を確認した。今後これらのレーザ特性を詳細に測定し、その研究成果を論文、学会で発表していく予定である。
またもう一つの進展は、シリコン-InP薄膜上に量子ドット構造を成長し、ドット径、密度、フォトルミネッセンス特性をInP基板上の量子ドットと比較検討した結果である。シリコンとInPの熱膨張係数の違いにより量子ドット成長時の歪量の変化が懸念されたが、InP基板上と比較して遜色の無い形状、特性が得られた。この研究成果についても今後発表を行っていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
シリコン基板にInP薄膜を直接貼付けし、この基板上に結晶成長を行うことによって光デバイスを集積化する研究であるが、今回、シリコン-InP薄膜上にGaInAsPレーザ構造を有機金属気相成長法により成長し、シリコン-InP界面を通したキャリア注入により初めて室温発振動作を達成した。シリコン基板上でIII-V族半導体レーザを実現した意義は大きく、新しい集積化技術を開発したものとして研究の進展は当初の計画以上のものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコン基板上に新しい集積化技術によりGaInAsPレーザを実現したが、これをさらに進展させて、シリコン基板上の量子ドットレーザの実現を目指す。さらにレーザ以外の変調器、光スイッチ、波長合分波器の集積化のための導波路設計、デバイス作製技術を検討し、そして新たな機能を持つ集積回路の可能性を探っていく予定である。
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| Causes of Carryover |
消耗品費の端数が生じたため、次年度の使用に回した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
InP、Si基板等の消耗品の購入費として使用する予定である。
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