2016 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28年度は以下の進展が達成された。
平成27年度の研究において、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波長1.2μm GaInAsPバルクレーザ構造を成長し、室温発振を達成したが、平成28年度の研究においてはこのInP/Si基板上半導体レーザの発振歩留まりを向上させ、しきい値電流、温度特性、電気特性等の諸特性をInP基板上半導体レーザと比較検討し、それらの成果を原著論文、国際会議、国内学会において発表を行った。特に、応用物理学会の論文誌Japan. J. Appl. Phys.に投稿した論文は学会のSpotlight論文に選ばれ、さらにHighlights of 2016論文に選ばれた。これまでに1800を超えるダウンロード数となり、非常に反響の大きな論文となった。
また光通信波長帯である1.5μm帯の半導体レーザとして、GaInAsP組成の条件だし、半導体レーザ構造の設計を行い、InP/Si基板上に半導体レーザ構造を結晶成長し、室温においてパルス発振を達成した。これらの結果は平成29年度において4件の国際会議がすでに内定している。またこれらの論文投稿を準備中である。
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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
シリコン基板上にInP薄膜を直接貼付し、この基板上に1.5μm帯GaInAsP半導体レーザ構造を実現した。X線回折、フォトルミネッセンスより1.5μm帯GaInAsP組成の結晶成長条件を検討し、最適な条件を用いて、半導体レーザ構造を結晶成長し、室温においてパルス発振が得られた。そしてしきい値電流、スペクトル特性、温度特性など半導体レーザの基本的特性を測定することができた。これらの測定は、InP/Si基板作製技術の改良を行うことによって半導体レーザの発振歩留まりが向上したことが大きな要因であり、InP基板上に作製した半導体レーザと、その諸特性を比較検討できるまでに至ったことは当初の研究計画以上の成果と考えている。
また量子ドット構造の成長条件の把握、光デバイスが集積化されたシリコン基板上への半導体レーザの集積は設計と実験方法の検討を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコン基板上半導体レーザの特性向上を目的とした研究を行う。この半導体レーザを実用化するために、半導体レーザの横モード単一化によって、室温パルス発振から室温連続発振を達成することを目指す。そのためには、リッジ構造、埋込み構造などを検討し、しきい値電流を低減化し、室温連続発振を目標とする。室温連続発振が得られた後は、このレーザの寿命試験を行うことによって実用化のレベルまで到達させる。また量子ドット構造を導入した半導体レーザの試作、またレーザ以外の変調器、光スイッチ、波長合分波器が集積化されたシリコン基板に対して半導体レーザとの集積技術の開発を行う。
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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基板の消耗品費の購入費として使用する予定である。
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上GaInAsPレーザの基板加熱温度依存性2017
Author(s)
大貫雄也, 西山哲央, 鎌田直樹, 韓旭, Periyanayagam Gandhi Kallarasan, 相川政輝, 内田和希, 杉山滉一, 早坂夏樹, 下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-16
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上1.5µm帯GaInAsPダブルヘテロレーザの発振特性2017
Author(s)
鎌田直樹, 西山哲央, 大貫雄也, 韓旭, Periyanayagam Gandhi Kallarasan, 相川政輝, 内田和希, 杉山滉一, 早坂夏樹, 下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-16
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[Presentation] 直接貼付けInP/Si基板上レーザ構造における電圧電流特性のアニール温度依存性2017
Author(s)
早坂夏樹, 西山哲央,大貫雄也, 鎌田直樹, 韓旭, Gandhi Kallarasan Periyanayagam,相川政輝,内田和希,杉山滉一,下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-15
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上レーザ構造のアニール温度依存性評価2017
Author(s)
相川政輝,西山哲央, 鎌田直樹, 大貫雄也, 杉山滉一, 早坂夏樹,内田和希,韓旭, Gandhi Kallarasan P., 下村 和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-15
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上1.5μm帯GaInAsPダブルヘテロレーザの電気特性2017
Author(s)
韓旭, 西山哲央, 鎌田直樹, 大貫雄也, Gandhi Kallarasan, 内田和希, 相川政輝,杉山滉一, 早坂夏樹,下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-14
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上1.5μm帯GaInAsPレーザの低温発振特性2017
Author(s)
内田和希, 西山哲央, 鎌田直樹, 大貫雄也, 韓旭, Periyanayagam Gandhi Kallarasan, 杉山滉一, 相川政輝, 早坂夏樹,下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-14
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[Presentation] 直接貼付InP/Si基板上GaInAsPレーザ構造のX線回折評価2017
Author(s)
杉山滉一, 西山哲央, 鎌田直樹, 大貫雄也, 韓旭, Periyanayagam Gandhi Kallarasan, 相川政輝, 早坂夏樹, 内田和希, 下村和彦
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 神奈川
Year and Date
2017-03-14
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