2018 Fiscal Year Annual Research Report
切削加工と常温接合によるヘテロフォト二クスチップに関する研究
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17H04925
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
多喜川 良 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (80706846)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 常温接合 / 導波路切削加工 / ハイブリッド光導波路 / LN/Siフォトニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度得られた導波路切削加工・常温接合条件の知見をベースにシリコン(Si)上でニオブ酸リチウム(LN)リング光導波路形状（半径:150ミクロン以下）の形成に成功した．作製した直線リッジ型導波路をニアフィールド測定を行った結果、基本モード伝搬までは確認できた．側壁の表面粗さや導波路形状等に加え、残留歪みをTEM観察・顕微ラマン分光から得られた評価結果も併せて、最適な切削加工条件の策定を行った．また、動力計とレーザ顕微鏡を利用することでLN結晶の方位ごとの延性モード切削加工条件（ダイヤモンド工具の切り込み深さを中心に）を明確化した．
さらに昨年度に引き続き、Siプラットフォーム上への強光閉じ込めLN光導波路のヘテロ集積化に向け常温（ないし低温）接合技術の確立を進めた．大気中でも酸化しない金(Au)に着目した大気中Au-Au接合技術に加え、LNとSi熱酸化膜との極薄密着層を介した疑似的な直接接合を行った．特に後者については、密着層の材質・膜厚・堆積条件等を接合強度の観点のみならず光学解析・実験から得られた光伝搬特性を考慮し、LN導波路集積に向けた最適接合条件の策定を行った．今回は、比較的簡易なダイシング法により作製した直線リッジ型光導波路を伝搬損失評価用として利用した．カットバック法によりこの導波路伝搬損失を測定したところ約2 dB/cmとなり低損失な光伝搬（波長：1550 nm）が確認できた．
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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
本年度は、昨年度得られた知見を元にSi上でニオブ酸リチウム(LN)リング光導波路形状の形成に成功した．表面粗さ・形状等に加え、導波路加工時に加わる残留歪みをTEM観察・顕微ラマン分光から得られた評価結果も併せて、最適な切削加工条件の策定を行った．また、LN導波路-Si集積化に向け昨年度に引き続き、金を利用した大気低温接合技術の開発に加え、LNとSi熱酸化膜との極薄密着層を介した直接接合確立を目指した．密着層の材質・膜厚・堆積条件等を接合強度のみならず光伝搬特性を考慮し、LN導波路集積に向けた最適条件の策定と低損失光伝搬実証を行った．
以上より、おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまで得られた知見をもとに、切削加工により作製されたSi上LN導波路（マイクロリング等）の光学特性評価を進めていく予定である．また、熱膨張係数が 一桁異なるLNとSiの集積化に向けて金属マイクロバンプを用い大気中常温接合のみならず、低損失光導波路集積のための密着層を介した常温直接接合技術の開発を昨年度に引き続き進めていく予定である．
本年度は最終年度であるため、得られた成果で学術論文誌投稿や国内外学会発表等を積極的に行う予定である．
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