相変化による超高速光スイッチ

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760001
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 後藤 民浩 群馬大学, 工学部, 助教授 (10311523)
• Keywords: 高速相変化 / 光スイッチ / アモルファス半導体 / 光メモリー / 電子励起 / 光結晶化 / カルコゲナイドガラス / 超短パルス光

Research Abstract

(1)試料作製
相変化による超高速光スイッチの実現を目指し、光メモリーで実績のあるGe-Sb-Te系カルコゲナイド薄膜を作製した。最適な結晶化条件を探るため、膜厚を1nmから1μmの領域で変化させた。さらに製膜条件による違いを明らかにするため、スパッタ時の印加電圧、基板加熱、高真空、高純度アルゴンガスの影響を調べた。結晶化条件は膜厚、印加電圧に依存することが明らかになった。
(2)光学的性質
アモルファス相と結晶の光学的性質、特に光通信で用いられる1.3μm〜1.5μm領域の光学損失について分光透過率測定装置および光熱偏向分光法を用いて詳しく調べた。その結果、アモルファスと結晶の光学バンドギャップには0.2eVの差異があること、アモルファス相のギャップ内準位およびバンドテイルの吸収が光学損失に影響することがわかった。
(3)短パルス光による相変化過程
短パルス光による高速相変化の電子励起過程の観測を試みた。平成16年度に設備備品として購入したパルスジェネレーターにより、高速相変化に関する予備実験を行ない、50nsでの結晶化に成功した。なお、構造評価には北海道大学共同利用施設の高エネルギーX線回折装置ならびにラマン散乱装置を利用し、結晶構造には組成変化の有無により2種類の形態が存在することを明らかにした。原子間力顕微鏡から形状変化が確認でき、大きな構造変化をともなう現象であることがわかった。