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ナノクリスタルドープ光導波路及び次世代フォトニックデバイスへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 09305021
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

加藤 勇  早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063775)

研究分担者 宇高 勝之  早稲田大学, 理工学部, 教授 (20277817)
研究期間 (年度) 1997 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
35,100千円 (直接経費: 35,100千円)
2000年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1999年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
1998年度: 12,300千円 (直接経費: 12,300千円)
1997年度: 13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
キーワードマイクロ波プラズマCVD / シリコンナノクリスタル / 多層膜 / 発光材料 / 光導波路形フィルタ / 分子線エピタキシャル成長 / 半導体ナノクリスタル / 波長変換デバイス / 分子線エピタキシャル成長法 / 半導体光機能デバイス / InAs / 水素化アモルファスシリコン / 窒化シリコン / 分子線セル / ヒ化ガリウム / フォトニック結晶 / アモルファスシリコン / Siナノクリスタル / プラズマエレクトロニクス / 二重同軸線路型MPCVD / 化合物半導体ナノクリスタル / 光非線形 / 光増幅素子
研究概要

二重管式同軸線路型マイクロ波プラズマ化学気相堆積(MPCVD)装置を用いてシリコンナノクリスタル(Si-nc)を作製し、作成条件と作成されたSi-ncによる発光特性との関係について評価を行った。さらにSiナノクリスタルの生成にイオン衝撃が関係していると考えられるが、生成過程を解析することによりこれを明らかにした。さらに、Siナノクリスタルの数を計算することにより、解析の妥当性も明らかにした。他方、新たなシリコン系光機能材料を目指してa-Si : HとSi_3N_4からなる多層膜を作製し膜質を評価した。作製した多層膜の光学的エネルギーバンドギャップの理論曲線と実験値はよく一致しており、良質な多層膜が作製でき、これをスラブ導波路に加工した。その結果TMモードを透過し、TEモードをカットするという特性を、本スラブ導波路に光を照射し、a-si : H層を光ポンピングすることにより、導波路の伝搬特性が変化することを見い出している。
基板上に高密度に精密配列制御された高品質化合物半導体ナノクリスタルの作成を目標とし基礎的な検討を行った。GaAs基板上に電子ビーム露光(EBX)法により直径約300nm、深さ約20nmナノオーダーのディップ形成条件を把握し、その上にInAsを分子線エピタキシャル(MBE)法により成長を行った。その結果ディップ沿ってリング状に位置制御された高さ約25nmのナノクリスタルを得ることができ、室温におけるPLを確認した。また積層化のための技術的知見が得られた。他方、上記半導体ナノクリスタルが適用される光機能デバイスとして、半導体光増幅器を利用した多モード干渉型波長変換デバイスの基本動作や光スイッチの高性能動作を達成し、光機能デバイス応用のための技術的な課題を解決した。

報告書

(5件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] 加藤勇 他: "2重管式同軸線路形MPCVD装置を用いて作製したa-Si : H/Si_3N_4多層膜の膜質とその光回路素子への応用"電子情報通信学会論文誌 C. Vol.J84-C. 245-250 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Kato et al.: "Effect of Ar^+ Ion Bombardment During Hydrogenated Amorphous Silicon Film Growth in Plasma Chemical Vapor Deposition System"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 6404-6409 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 加藤勇 他: "Dependence of PL Characteristics of a-Si : H Nanoball Films Fabricated By Double Tubed Coaxial Line Type MPCVD System On Substrate Position"第18回プラズマプロセッシング研究会 プロシーディングス. 425-426 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宇高勝之 他: "ナノ加工基板上へのMBE成長のための基礎検討"第61回応用物理学会学術講演会. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Utaka, et al.: "Novel wavelength converter using multi-mode interference semiconductor optical amplifier (MIWC)"25th European Conference on Optical Communication. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Utaka, et al.: "Proposal of versatile multi-mode interference photonic switches with partial-index modulation regions (MIPS-P)"Electronics Letters. 36-6. 533-534 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Kato et al.: "Quality of a-Si : H/Si_3N_4 Multilayer Films Fabricated by Double Tubed Coaxial Line Type MPCVD System and Application of the Films to Optical Circuit Element"Denshi Job Tsushin Gakkai Ronbunshi. Vol. J84-C No. 4. 245-250 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Kato et al.: "Effect of Ar^+ Ion Bombardment During Hydrogeneted Amorphous Silicon Film Growth in Plasma Chemical Vapor Deposition System"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol. 39. 6404-6409 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Kato et al.: "Dependence of PL Characteristics of a-Si : H Nanoball Films Fabricated By Double Tubed Coaxial Line Type MPCVD System On Substrate Position"Proceedings of The 18th Synposium on Plasma Processing. 425-426 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Utaka, et al.: ""Fundamental study on MBE growth on nano-oder patterned substrates""61th Fall National Meeting of JSAP. 5a-ZA-5. (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Utaka, et al.: ""Novel wavelength converter using multi-mode interference semiconductor optical amplifier (MIWC)""25th European Conference on Optical Communication (ECOC 99). 215. (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Utaka, et al.: ""Proposal of versatilemulti-mode interference photonic switches with partial-index modulation regions (MIPS-P)""Electronics Letters. 36-6. 533-534 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Kato et al.: "Effect of Ar^+Ion Bombardment During Hydrogenated Amorphous Silicon Film Growth in Plasma Chemical Vapor Deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 6404-6409 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤勇 他: "2重管式同軸線路形MPCVD装置を用いて作製したa-Si:H/Si3N4多層膜の膜質とその光回路素子への応"電子情報通信学会論文誌C. Vol.J84-C No.4(発表予定). 1-6 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 松本貴之,加藤勇: "Dependence of PL Characteristlcs of a-Si : H Nanoball Films Fabricated By Double Tubed Coaxial Line Type MPCVD System On Substrate Position"第18回プラズマプロセッシング研究会 プロシーデイングス. 425-426 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宇高勝之 他: "ナノ加工基板上へのMBE成長のための基礎検討"第61回応用物理学会学術講演会. 5a-ZA-5 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宇高勝之 他: "MMI導波路及びSOAを利用したマルチビーム半導体光源の基礎検討"第48回応用物理学関連連合講演会. 30a-ZS-10 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宇高勝之 他: "アドレス識別を指向した全光型半導体フォトニックデバイス"第48回応用物理学関連連合講演会. 28p-YF-13 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "Photoluminescennce from a-SFH Nanoball Films Fabricated by Double Tubed Coaxial Line Type Microwave Plasma CVD System"Proceedings of the Tenth International Workshop on the Phisics of Semiconductor Devices. II. 1107 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "QUORITY OF a Si:H/Si_3N_4 MULTILAYER FILMS FABRICATED BY DOUBLE TUBED COAXIAL LINE TYPE MPCVD SYSTEM"第17回プラズマプロセッシング研究会プロシ-ディングス. A2・5. 239-242 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "Fabrication of a-Si:H Film Using H_2/SiH_4 Plasma by Longitudinal Magnetic Field Applied MPCVD System (II)"第17回プラズマプロセッシング研究会プロシ-ディングス. P1-21. 141-144 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Utaka,et al.: "Proposal of versatile multimode interference photonic switches with partial index modulation regions (MIPS-P)"Electronics Letters,. (発表予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Utaka,et al.: "Novel wavelength converter using multi modeinterferonce semiconductor optical amphifier (MIWC)"25th European Conference on Optical Communication (ECOC'99). 2-15 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Utaka,et al.: "New structure of multi mode interference photonicswitches with partial index-modulation regions (MIPS-P)"5th Asin-Pacific Conference on Communications 4th Optoelectronies and Communications. C2S4. 469-470 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] I.Kato,et al.: "Stabilization of Ar plasma by appling longitudinal magnetic field" Electronics and Communications in Japan(Part2). 81・3. 10-16 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] I.Kato,et al.: "Phcto Luminescence from Si Films Fabricated by Double Tubed Coaxral Line Type Microwave Plasme CVD Apparatus" 4th Int'l Conf.on Reactive Plasmas and 16th Symposium on Plasma Processing. 109-110 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇, 他: "縦磁界印加同軸線路形MPCVD装置においてH_2ガス流量がα-Si:H膜に与える影響" 第59回応用物理学会学術講演会. 15a-Q-3 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇, 他: "二重管式同軸線路形MPCVD装置を用いて作製したSi発先材料の研究(III)" 第59回応用物理学会学術講演会. 16p-ZE-16 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇, 他: "二重管式同軸線路形MPCVD装置によるa-Si:H/Si_3N_4多層膜の作製法の検討" 第46回応用物理学会関係連合講演会. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 宇高 勝之, 他: "ナノプリント法によるInP基板への回折格子形式" 第46回応用物理学会関係連合講演会. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "縦磁界印加によるArプラズマの安定化" 電子情報通信学会論文誌. 11. 378-383 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "a-Si:H膜成長中のイオン衝撃効果" 第15回「プラズマプロセシング研究会」プロシ-ディングス. 15. 84-87 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "2重管式同軸線路型MPCVDを用いて作製したSi系発光材料" 第15回「プラズマプロセシング研究会」プロシ-ディングス. 15. 140-143 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 勇: "縦磁界印加MPCVDによるH_2/SiH_4プラズマを用いたa-Si:H膜の作製" 第15回「プラズマプロセシング研究会」プロシ-ディングス. 15. 406-409 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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