Fabrication of optical transceiver using hybrid silicon integrated circuits

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04199
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: Shimomura Kazuhiko 上智大学, 理工学部, 教授 (90222041)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シリコンフォトニクス / 半導体レーザ / 有機金属気相成長 / 集積化技術 / InP

Outline of Final Research Achievements

For the fabrication of hybrid optical transceiver on the silicon platform, we have studied the long wavelength semiconductor laser diode using InP-Si substrate. On the silicon substrate, we have performed the fundamental study of selective area growth by MOVPE and growth of quantum dots using stranski-krastanov mode. Furthermore, we have studied the lasing characteristics dependent on the voids generated by the hydrophilic bonding of InP-Si substrate. The optical scattering loss in the waveguide was obtained by the numerical simulation, and we have experimentally shown the relation between the threshold current of laser diodes and the structure, density of voids.

Free Research Field

光エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シリコンプラットフォーム上においてIII-V族半導体レーザを実現することは、シリコン集積回路と光デバイスの光電融合を実現する上で非常に重要な課題である。本研究は光通信用送信サブシステムを構築するためにシリコン基板上における選択成長技術、量子ドット成長技術の成長機構を明らかにした。またInPとシリコン基板を親水性直接貼付する際に生じるボイドの導波路内散乱損失を数値シミュレーションによって求め、また実験的にボイドと半導体レーザの発振しきい値の関連を調査した。シリコン基板上半導体レーザ構造の成長技術の解明、またシリコン基板上半導体レーザの特性を明らかにしたことに学術的意義がある。