2019 Fiscal Year Annual Research Report
大規模光ネットワーク構成に向けた相変化型省電力光スイッチの研究
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18H01501
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
津田 裕之 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90327677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神成 文彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40204804)
桑原 正史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (60356954)
斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
河島 整 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 総括研究主幹 (90356840)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相変化材料 / 光スイッチ / 光導波路 / 複素屈折率 / 結晶化温度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ge2Sb2SexTe5-xの複素屈折率と結晶化温度のSe組成依存性を測定した。Ge2Sb2Te5にSeを添加し、Ge2Sb2Te5に対する組成比でSeが10%, 30%, 50%になるように、材料を粉砕、混合した。石英管に真空で封じ、750℃に昇温し、30分保持して合金化した。作製した試料をEDXで分析した結果、ほぼ予定通りの組成比で合金を作製することができた。合金を蒸着して薄膜を作製し、昇温に伴う反射率変化から結晶化温度を測定した。Se添加量の増大と共に結晶化温度が上昇していることが分かった。次に、エリプソメータを用いて複素屈折率（アモルファス状態、結晶状態）を測定した。Se添加量が増えるに従って、波長1500 nmにおける吸収は低減し、屈折率変化も小さくなる。光スイッチの性能指数として評価すると、Se添加量が多い方が良いことが分かった。
次に、スパッタリングによるGe2Sb2Se4Te1薄膜の作製と評価を行った。Ge2Sb2Se4Te1ターゲットを用意し、スパッタリングにより薄膜を作製した。結晶化温度は315℃でかなり高温になっている。本薄膜もエリプソメータを用いて複素屈折率を測定した。その結果、合金蒸着による薄膜よりも光スイッチにおける性能指数が向上した。
Se添加による複素屈折率の値を用いて、光ゲートスイッチ、２ｘ２スイッチの性能が、Ge2Sb2Te5よりも向上することが想定される。Ge2Sb2Se4Te1薄膜を用いた光三端子スイッチの設計を開始した。光三端子構成では、スイッチを制御する光を入力する導波路を付加して、信号光と制御光を分離する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
２月以降、コロナウイルスの流行により、素子作製プロセスに遅延が生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナウイルスの流行の影響を鑑み、学生が外部機関などでの実験を行わずに実施可能な、シミュレーションによる素子設計を先に進める。光三端子型の構成を取り入れて、マッハツェンダー干渉計型光スイッチと方向性結合型光スイッチについて最適化設計を進めていく。
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