2014 Fiscal Year Research-status Report
光源集積型波長変換による深紫外レーザの超小型化に関する研究
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26600082
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
片山 竜二 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40343115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 弘之 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60344727)
窪谷 茂幸 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70583615)
谷川 智之 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90633537)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / 第二高調波発生 / 窒化アルミニウム / 酸化ジルコニウム / パルスレーザー堆積 / 反応性スパッタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. パルスレーザ堆積によるAlN薄膜の成膜と高品質化
成膜にはパルスレーザ堆積装置を用い、AlN 焼結体ターゲットをKrFレーザによりアブレーションすることで、c面サファイア基板上にAlN薄膜を成膜した。このとき高純度窒素ガスを導入し、成膜圧力、レーザ励起強度、基板温度を最適化し、結晶品質、表面平坦性と面内膜厚均一性の向上を目指した。c面サファイア基板表面を成膜チャンバ内で熱処理した後に直接成膜することで、単結晶薄膜が得られることを反射高速電子線回折、X線回折測定により確認した。またMOVPE法で作製した＋c極性GaNテンプレート上にAlNを成膜することでも、単結晶薄膜が得られ、特にAlNの極性が－c極性に反転することもKOHエッチングにより確認した。
2. 反応性スパッタリングによるZrOx薄膜の成膜と高品質化
成膜には反応製スパッタリング装置を用い、金属ZrターゲットをAr・O2混合雰囲気のもとでスパッタリングし、ガラス基板状にアモルファスZrOx薄膜を成膜した。このとき成膜圧力、酸素分圧、基板温度を最適化し、表面平坦性と面内膜厚均一性の向上を目指したところ、表面粗さRa～2 nm、膜厚均一性1%程度の薄膜を得た。得られたZrOx膜について、分光光度計と分光エリプソメトリ測定により光学吸収端と屈折率分散を評価したところ、250 nm近傍までの透明性と、正常分散を確認した。
3. 四層スラブ導波路の設計
得られた光学定数を用いて、四層スラブ導波路構造を仮定し数値計算することで、モード位相整合条件を満たす導波路膜厚を決定した。
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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
平成２６年度から本格的に開始した、パルスレーザ堆積装置によるAlN成膜について、平坦で膜厚均質な単結晶薄膜が得られたことから、最も懸案であった研究項目を達成したことから、順調に研究遂行できていると判断出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
続いてこれらの材料を組み合わせての可視～深紫外第二高調波発生の実証と、チャネル型もしくはリッジ型導波路による素子プロトタイプの形成を進める。第二高調波発生には、まず分光分析用固体レーザを励起光源として用い測定を行う。現有のNd:YAG レーザの倍波（532 nm）で励起し、波長266 nm の第二高調波を検出する。続いてTi:Sapphire レーザの倍波（400～450 nm）で励起し、200～225 nm の高調波を検出する。併せて偏光依存性、励起密度依存性、位相整合可能な最短波長を調査する。続いて、同種材料であるInGaNレーザを光源として用いた第二高調波発生を試みる。同時に、AlN薄膜の極性反転構造の作製も進め、ZrOx/AlN導波路との性能比較を行う。
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| Causes of Carryover |
残額が5千円を下回り、小額の支出を行う適切な使途が存在しなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度経費と合算して調整し、有効に用いる。
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