2017 Fiscal Year Annual Research Report
バルクシリコンを用いたシリコン・ゲルマニウムフォトニクスプラットフォームの形成
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16H03880
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
石川 靖彦 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60303541)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シリコンフォトニクス / バルクシリコン / 光導波路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、バルクSiウエハをプラットフォームとするSiフォトニクスの実現を最終目標とする。Siフォトニクスは大容量・低電力な光集積回路を実現するSi技術である。SOI（Si-on-insulator）ウエハが作製に用いられているが、エレクトロニクス用SOIと仕様が異なり（特に埋め込みSiO2層が数ミクロンと厚い）、ウエハが特殊かつ高価格という問題がある。本研究では、一般的なバルクSiウエハを利用したSiフォトニクスの実現を目的とする。実現の鍵は相反する2つの特性、（1）表面の光導波路からSiウエハへの光放射の防止 、（2）表面の光導波路からSiウエハ直上のGe受光器への効率的な光結合、を両立する点にある。薄いSiO2下部クラッド層でバルクSiウエハへの放射損失を抑制することが重要になる。
平成29年度は、前年度に引き続き、薄いSiO2を下部クラッド層とするSiNx光導波路構造について、導波損失を計算機シミュレーションにより評価した。特に、SiNxチャネル光導波路構造について検討を進めた。導波路の幅や膜厚を変化させ、シングルモードになる条件を求めた後、放射損失のSiO2下部クラッド層の膜厚に対する依存性を求めた。その結果、チャネル構造では、光通信域の短波長側の1.3ミクロン帯を利用することによって、1ミクロン程度の薄いSiO2下部クラッド層でも放射損失を1 dB/cm以下に抑制できることが明らかとなった。リブ構造に比べて曲げ半径を小さくできるため、高密度光集積に有利である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度有用性が明らかとなったリブ構造に加えて、チャネル構造でもバルクシリコン上への光導波路形成の見通しが立った。チャネル構造は、リブ構造に比べて曲げ半径を小さくできるため、高密度光集積に有利である。作製に向けた薄膜の堆積の条件出しも進んできており、順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
SiO2クラッド上SiNxチャネル光導波路を作製し、光伝搬特性の評価を試みる。これまでは計算機シミュレーションで最適化を進めてきたが、実験によりこれまで得られた結果の実証を目指す。
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