金属‐絶縁体転移を利用した光スイッチ機能の創出

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K04955
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 渋谷 圭介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究員 (00564949)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 二酸化バナジウム / シリコン導波路 / 光スイッチ

Outline of Annual Research Achievements

高度情報化社会の進展により通信機器の消費電力が増加の一途を辿っており、今後もIT機器やネットワークシステムの消費電力量が大幅に増加することが懸念されている。昨今の発電コストの急増・温室効果ガス排出削減の必要性といった国内外の情勢を踏まえると、ネットワーク機器の更なる省エネルギー化は喫緊の課題であると言える。この課題を解決するため、シリコン導波路型を始めとした光スイッチの研究開発が進んでいる。しかしながら、従来型の光スイッチでは、電気スイッチに匹敵するような高集積化を達成することは原理的に困難である。そこで本研究では、金属‐絶縁体転移を示す材料をシリコン導波路に組み込んだ光デバイスを作製し、革新的な光スイッチ機能を創出する。これにより光スイッチの小型化・省エネルギー化を目指す。当該年度では以下の項目について研究を行った。
１．SOI(Silicon on Insulator)ウェハから、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによりシリコンコア（幅: 400 nm、高さ: 220 nm）を形成した後、CVD（化学気相成長）法によりSiO2をクラッド層として堆積させ、シリコン導波路を作製した。
２．ASE（自然放出光）光源を用いたCバンド帯（1530-1565 nm）での伝搬損失測定により、作製した光導波路が室温で良質な伝搬特性を示すことを確認した。
３．BHF（バッファードフッ酸）を用いたウェットエッチングにより開口部のSiO2を除去し、金属－絶縁体転移を示すVO2薄膜をPLD（パルスレーザー堆積）法により成長させ、新規光スイッチを作製した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目標とした光スイッチの作製に成功した。

Strategy for Future Research Activity

作製した光スイッチの評価を進め、消光比・動作速度などを検証する。また、得られた知見を基にしてデバイス構造の最適化を進める。

Causes of Carryover

計画の一部に変更が生じたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

シリコン導波路の加工費・フォトマスクの作成費に充てる予定である。