Research Project
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
本研究では、シリコン・ベースの光学活性層を微小共振器に埋め込むことにより、真空場制御ほかフォトニクス応用の可能性を広げることを目指した。共振器のミラーとして、マグネトロンスパッタリングを用いて、シリコン基板上にλ/4波長Si/SiO_xブラッグ反射器を作成した。活性層として主に以下の2つを用いた。(1)微小共振器内のエレビウム(Er)ドープシリコンの発光短寿命化光共振器の膜厚はErの発光波長λ=1.54μmから定め(5層/活性層/3層)とした。活性層にはシリコンと酸化エルビウムを同時スパッタし、膜厚をλ・λ/2とした。Q値〜100が得られ、10K-時間分解PLスペクトルにおいて、共振器内のEr発光の短寿命化(λ共振器)、及び長寿命化(λ/2共振器)を観測した。この結果は、エルビウムドープシリコンにおいても、活性層の膜厚を調節することで真空場制御が可能であることを示している。(2)「エピタキシャル膜を活性層」とする微小共振器の形成技術シリコン・ベースの「エピタキシャル膜を活性層」とする微小共振器の形成技術は現存しない。そこで、あらゆるエピ膜を微小共振器内の活性層として導入するための新技術を開発し、プロトタイプとして、SOI層を微小共振器内へ導入した。試料作成の手順は以下の通りである。(i)Si基板上にSi/SiO_x、5.5周期λ/4(λ=1.2μm)波長ブラッグ反射器を形成。(ii)SOI層200nmをHF溶液中で剥離。(iii)親水性溶液中にてブラッグ反射器上に剥離層を接着した後、脱酸素雰囲気中で高温アニールし、反射器最上層のa-Siと剥離層を接合させる。(iv)さらにマグネトロンスパッタリングで3周期のSi/SiO_x、ブラッグ反射器を形成する。透過バンドの半値幅からQ値〜40程度が得られた。
