2019 Fiscal Year Research-status Report
中赤外波長帯シリコンフォトニクスのためのIII-V族、IV族一括成長技術の研究
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19K04515
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
荒井 昌和 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 結晶成長 / 中赤外 / 半導体レーザ / 受光素子 / シリコンフォトニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中赤外波長帯は一酸化炭素、二酸化炭素、可燃性の炭化水素系ガス、NOx, SOxなどの環境ガスの吸収線があり、レーザガスセンシングに用いられる。また、光ファイバ通信、空間伝搬通信の波長域拡大としても注目されている。近年、中赤外波長帯の半導体レーザ、受光素子の研究が盛んになっている。今後はさらに多機能、多品種の材料集積が進むと考えられる。
本研究はシリコン基板上に中赤外波長のレーザ、受光素子を集積し、波長を制御するための共振器やガス吸収セルとなる多重反射中空導波路などを集積したシリコンフォトニクス光集積回路の実現を目指している。
今年度は中赤外デバイスを作製するのに適した格子定数のInAs基板やGaSb基板に代えて、GaAs基板上にInAsを成膜し、その上に超格子を結晶成長する検討を行った。これまでにGaAs基板上に低温InAs層を成長し、その上にInAs層を成長することで、大幅な結晶性の改善を確認してきたが、加えて様々なドーパントを添加し、表面ラフネスの改善効果がある材料を確認した。またその添加量の適切な範囲を明確にした。さらにこの仮想的なInAs基板上にInAs/GaSb超格子を結晶成長し、そのフォトルミネッセンス測定を行い、中赤外波長の3-4ミクロン帯における良好な発光特性を確認した。p,n型にドーピングしたクラッド層で超格子を挟んだデバイス構造を作製し、電流―電圧(I-V)特性を評価した。
今後は電流注入素子の発光特性を評価環境を整えるとともに、シリコン基板上中赤外波長光源の実現を目指す。
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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
計画通りGaAs基板上に良好な品質のInAs層を形成できたことや、さらにその改善効果があるドーパントの種類と量を明確にしたこと、電流注入構造の作製に成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は電流注入素子の発光特性を評価環境を整えるとともに、シリコン基板上でのバッファ層の検討および中赤外波長光源と受光素子の実現を目指す。
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