2011 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンナノフォトニクス回路実現のための超低損失光NEMS技術の基礎研究
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21656087
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金森 義明 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10333858)
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| Keywords | 光デバイス / 光回路 / シリコンフォトニクス |
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| Research Abstract |
Siナノフォトニクス回路や,それを動的制御するためのMEMSアクチュエータは,通常のMEMS構造体よりも微細である。構造寸法のスケールダウンとともに表面荒れがデバイス特性に大きく影響してくる。そこで,表面粗さを原子レベルまで低減する技術により,Siナノフォトニクス回路に適した低損失光MEMS/NEMSデバイスや,極めて滑らかな曲面を持つ低損失なSi細線導波路を実現することを研究の目的とする。本年度は、可動Si細線リング共振器を作製し、それを水素アニール処理することにより、リング共振器の表面荒れを除去し、デバイスの低損失・高効率化を行った。また、製作したリング共振器に適した水素アニールの条件を求めた。以下に,成果の要約を示す。
(1)可動Si細線リング共振器の製作
デバイスはSilicon On Insulator(SOI)ウエハ上に製作した。トップSi層にアクチュエータやリング共振器を製作し、BOX層のSiO_2を犠牲層としてエッチングすることで自立構造とした。まず、SOIウエハにレジストをスピンコートして電子線描画装置で描画し、デバイスパターンを描画した。次に、高速原子線加工装置でトップSi層をエッチングして、レジストのパターンを転写した。続いて、O_2プラズマアッシング装置を用いてレジストを除去した後、サンプルを劈開することで光を入射するための導波路の端面出しを行った。さらにRCA洗浄によりサンプル表面の有機物を取り除いた後、水素アニール処理を行った。最後に、気相フッ化水素酸エッチングで犠牲層をエッチングし、自立構造を形成した。
(2)水素アニール処理による表面荒れの除去
水素アニール条件出しの際に最もラフネスを除去することができた条件を参考に水素アニール処理を施した。SEM観察の結果、加工側面のラフネスが除去されたことが確認できた。
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