2010 Fiscal Year Annual Research Report
{311}欠陥量子細線ロッド電子系の発光特性を利用したシリコン光増幅器の研究
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22360004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
深津 晋 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (60199164)
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| Keywords | シリコン光増幅器 / {311}欠陥 / 量子細線ロッド電子系 / 間接遷移の克服 / 見かけ利得 / ポンプ・プローブ法 / 可変畏ストライプ励起法 / 点状励起・積分法 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、シリコン中に自発形成する{311}欠陥量子細線ロッドを制御してシリコン導波路LEDとシリコン光増幅器(Si-SOA)へ進化を模索することである。{311}欠陥の発生方位特異性と量子細線ロッド電子系の非プロッホ的な性質を利用することでシリコン生来の間接バンド間遷移の克服を目指す。
本年度は、{311}欠陥導入制御法の確立を誠み、光利得評価法の整備を行った。まず、SOI導波路基板への段階的アニール(100→600～900℃)による{311}欠陥量子線ロッド導入の様子を系統的に調べた。雰囲気、温度、時間の関数として欠陥密度を調べ、細線構造と基板との方位関係を電子顕微鏡で同定した。構造評価と並行して蛍光強度・利得の温度変化、プローブ光・ポンプ光強度依存性、励起長・励起波長依存性を調べ、反転分布に寄与する量子細線ロッドマルチ準位電子系の弁別を試みた。
つぎに光利得定量化の精度向上を試みた。誤同定を完全に排除するため、増幅器配置の単一パス評価法と単一チップ上の可変長ストライプ励起法を比較した。とくに後者で励起密度が非一様、高NA集光系で迷光が「見かけ利得」を生じる問題に着目し、導波路設計への指針を得た。有効な対策として点状励起・積分法つまり励起長をゼロにして増幅を抑制することで「損失」のみを分離評価することを検討した。スラブ導波路では、狼立2チップポンプ・プローブ法と比較可能な利得が得られることを検証した。一方、当初計画の光子統計分布評価は次年度に行う予定である。
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