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2011 Fiscal Year Annual Research Report

窒化物半導体とシリコンのモノリシック集積による光マイクロシステムの研究

Research Project

Project/Area Number 19106007
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

羽根 一博  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 胡 芳仁  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50396545)
KeywordsMEMS / 窒化物半導体 / マイクロマシニング / 光集積デバイス / シリコンデバイス
Research Abstract

MOCVDにより製作したSi基板上GaN-層およびLED構造を用いて,GaN-MEMSおよびGaN-Si複合MEMSを試作した.具体的には,GaN周期可変格子発光素子,GaN光源搭載の光スキャナー,バイオ蛍光分析用チップを試作した.GaNのくし型アクチュエータを設計し,製作における残留応力の影響を明らかにした.残留応力の影響を軽減するためHfO2結晶化応力を利用し,有効性を確認し,GaNアクチュエータを製作できた.これを応用した周期可変回折格子を実現した.さらにGaN-LEDと集積することで,波長選択機能を備えたGaN周期可変格子発光素子を設計,製作した.光源の効率的な発光を維持したまま加工できた.LEDと集積したGaN回折格子部分では,薄膜化で残留応力のつり合いがくずれ可変機能は実現に至らなかったが,波長選択機能を確認できた.GaN光源搭載の光スキャナーでは,LEDの発光とSiアクチュエータの同時駆動を確認でき,レンズもLED上に集積でき,目的の構造を達成した.バイオ蛍光分析チップでは,流路,光源,光検出器等の分析機能をすべて搭載し,蛍光試料からの信号を定量的に測定できることを確認した.周期可変の量子井戸を備えたGaN格子を実現するため,前年までの研究ではエッチング加工により失活することが問題であったが,基板にナノ構造を加工した後,MBEによりGaN結晶を成長することで失活を防ぐことができることを明らかにできた.以上,プロセス技術開発,GaN/SiハイブリッドMEMS,GaN-MEMSの試作を通して,研究全体として初期の提案の大部分を実現できたと考えられる.

  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Design and fabrication of GaN crystal ultra-small lateral comb-drive actuators2012

    • Author(s)
      T.Tanae, H.Sameshima, K.Hane
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science Technology

      Volume: B30 Pages: 012001-1-012001-7

    • DOI

      DOI:10.1116/1.3668114

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Patterned growth of InGaN/GaN quantum wells on freestanding GaN grating by molecular beam epitaxy2011

    • Author(s)
      Y.Wang, F.Hu, K.Hane
    • Journal Title

      Nanoscale Research Letters

      Volume: 6 Pages: 117(7pp)

    • DOI

      DOI:10.11086/1556-276X-6-117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] III-nitride grating grown on freestanding HfO2 gratings2011

    • Author(s)
      Y.Wang, T.Wu, F.Hu, Y.Kanamori, H.Zhu, K.Hane
    • Journal Title

      Nanoscale Research Letters

      Volume: 6 Pages: 497(5pp)

    • DOI

      DOI:10.1186/1556-276X-6-497

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lateral epitaxial overgrowth of GaN on a patterned GaN-on-silicon substrate by molecular beam epitaxy2011

    • Author(s)
      Y.Wang, F.Hu, K.Hane
    • Journal Title

      Semiconductor Science and Technology

      Volume: 26 Pages: 045015(6pp)

    • DOI

      DOI:10.1088/0268-1242/26/4/045015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The resonat III-nitride graitng reflector2011

    • Author(s)
      Y.Wang, T.Wu, T.Tanae, H.Zhu, K.Hane
    • Journal Title

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      Volume: 21 Pages: 105025(6pp)

    • DOI

      DIO:10.1088/0960-1317/21/10/105025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comb-drive GaN micro-mirror on a GaN-on-silicon platform2011

    • Author(s)
      Y.Wang, T.Sasaki, T.Wu, F.Hu, K.Hane
    • Journal Title

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      Volume: 21 Pages: 035012(5pp)

    • DOI

      DOI:10.1088/0960-1317/21/3/035012

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Integrated Fluorescent Analysis System with Monolithic GaN Light Emitting Diode on Si Platform2012

    • Author(s)
      H.Nakazato, H.Kawaguchi, A.Iwabuchi, K.Hane
    • Organizer
      MEMS 2012
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2012-01-30
  • [Presentation] Integration of MEMS actuators with nanophotonics : silicon submicron-wide waveguides for optical path changes2011

    • Author(s)
      K.Hane, Y.Kanamori
    • Organizer
      The16th Opto-Electronics and Communication Conferences (OECC2911)
    • Place of Presentation
      Kaohsiung, Taiwan(Invited)
    • Year and Date
      2011-07-07
  • [Presentation] Silicon submicron waveguide and MEMS tunable optical telecommunication devices2011

    • Author(s)
      K.Hane, Y.Kanamori
    • Organizer
      International Conference on Micro/Nano Optical Engineering (ICOME 2011)
    • Place of Presentation
      Changchun, China(Invited)
    • Year and Date
      2011-06-13
  • [Presentation] GaN Comb-Drive Actuators on Si Substrate2011

    • Author(s)
      T.Tanae, H.Sameshima, K.Hane
    • Organizer
      Transducers '11
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2011-06-03
  • [Book] 回折光学素子の数値解析とその応用(4.5.2 MEMSグレーティング)2011

    • Author(s)
      羽根一博(小舘, 神谷監修)
    • Total Pages
      224-233
    • Publisher
      丸善出版

URL: 

Published: 2013-06-26  

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