2014 Fiscal Year Annual Research Report
アモルファス・シリコンを用いた大面積・立体構造シリコンフォトニクス
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23560036
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
勝山 俊夫 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90467134)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 恭雄 東洋大学, その他の研究科, 教授 (50386736) [Withdrawn]
青木 画奈 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 助教 (90332254)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | シリコンフォトニクス / アモルファス・シリコン / Si細線導波路 / フォトニック結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、シリコンをベースとする光回路（シリコンフォトニクス）として、新規な大面積立体構造を実現し、新たな機能の創出を試みることを目的とした。このため、従来よく用いられてきた結晶シリコン(c-Si)に代わり、アモルファス・シリコン(a-Si)膜を基本とした構造に着目し、その構造設計、作製プロセス、素子作製、および素子評価を総合的に検討した。本課題の全期間における研究結果を以下に纏める。
（１）スパッタリング法で作製したa-Si膜のたわみ量が、スパッタ時のウエハ基板温度とアニール温度によってどのように変化するかを詳細に検討し、20μm角の大面積エア・ブリッジ型スラブ構造を、a-Si膜を用いて実現することができた。
（２）a-Siからなる細線導波路の上にSiO2層を介し、a-Siからなるグレーティング層を形成して、2層構造の立体光回路を実際に作製し、出射光の波長依存性と偏光依存性を詳しく調べた。その結果、シミュレーションによって予測した特性が、再現性良く作製した構造で得られていることが分かり、立体光回路という概念を検証することが出来た。
（３）発光層を有する立体光回路実現の基礎検討として、発光層としてのβ-FeSi2層の上に、SiO2層を介して、a-Siからなる細線導波路を形成し、方向性結合器型の立体構造発光デバイスを作製した。このデバイスでは、a-Si導波路に波長1.3 µmの光を入射すると、波長1.5 µmの光が、わずかではあるがa-Si導波路の反対側から出射することが分かり、β-FeSi2層からの発光が、a-Si導波路を介して得られたことを明らかにした。
以上示したように、本課題の研究の結果、a-Si膜を基本とした構造により、立体光回路を含む多様な光回路が実現できることを明らかにした。
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[Journal Article] Amorphous Si waveguides with high-quality stacked gratings for multi-layer Si optical circuits2014
Author(s)
H. Tokushige, T. Endo, K. Saiki, K. Hiidome, S. Kitamura, T. Katsuyama, M. Tokuda, H. Takagi, M. Morita, Y. Ito, K. Tsutsui, Y. Wada, N. Ikeda and Y. Sugimoto
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Journal Title
Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications
Volume: 12
Pages: 501-507
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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