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全Si光集積回路を目指したSi光スイッチ実現可能性の基礎検討

研究課題

研究課題/領域番号 12650346
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関広島大学

研究代表者

角南 英夫  広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (10311804)

研究分担者 横山 新  広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (80144880)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード光スイッチ / 自由電子赤外光吸収 / 櫛形ビームトランジスタ / SOI / 透明電極 / ITO / モノリシック光配線 / 自由電子吸収 / 櫛形MOSトランジスタ / 結晶方位依存異方性エッチング / 消光比
研究概要

本研究の目標たる光スイッチは、シリコン中自由電子による赤外光の吸収を利用するまだ世界にその例を見ない挑戦的な試みである。実現の要は、光と相互作用する自由電子の量をいかに確保するかというもので、このため櫛形MOSトランジスタによる新たな光スイッチを試作した。下記の理由により、最初の試みは失敗したが、櫛形トランジスタの動作に成功し、かつ導波路の解析により、今後の指針を得た。
<櫛形トランジスタによる光スイッチ動作を確認できなかった理由>
(1)入射した直径10μmの平行赤外光は高さ1μm、長さ1mmの櫛形ビーム中にとどまらず、基板のsi中に抜ける。
(2)櫛形の隙間に埋め込まれた不純物を10^<21>cm^3程度含む多結晶siが入射赤外光を強く吸収する。
<櫛形トランジスタの動作を確認>
(1)実効チャネル長2μm、高さ1μm、幅50nmのSiビームMOSトランジスタが正常に動作した。
(2)ビームを31本備える櫛形MOSトランジスタは同じ平面面積の5倍の駆動能力を有することを実現した。
<光スイッチ動作を実現するための今後の工夫>
(1)SOI(Silicon-On-Insulator)基板を用い、赤外光を周囲より屈折率の大きなSi中に閉じこめる。
(2)ゲートにITOなどの透明電極を用いる。しかし、理論解析により導電率の低い方が赤外光吸収が少ないことが判明した。従って、ゲート電極としての導電率には最適値が存在することが予想できた。
(3)Alなどの反射率の高い金属をゲートに用いる可能性が解析により示唆されたので、上記ITOとともにAlゲート光スイッチMOSトランジスタを試作する。
(4)これらの実験、解析結果に基づき、引き続き光スイッチMOSトランジスタの実現に挑戦する。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] H.Sunami: "Orientation-Dependent Anisotropic TMAH Etchant Applied to 3-D Silicon Nanostructure Formation"Proc. Pacific Rim Workshop on Transducers and Micro/nano Technologies. 367-372 (2002)

    • 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] T.Furukawa: "Corrugated-Channel Transistor (CCT) Transistor (CCT) for Area-Conscious Applications"Ext. Abs. of the Int. Conf. on Solid State Devices and Materials. 138-139 (2002)

    • 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] H.Sunami: "Fundamental Characteristics of Crystallographic Orientation-Dependent TMAH Etching and Its Application To Three-Dimensional Silicon Devices"Sensors and Actuators A: Physical. (印刷中). (2003)

    • 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] T.Furukawa: "A Corrugated-Channel Transistor (CCT) with Vertically-Formed Channels for Area-Conscious Applications"Jap. J. Appl. Physics. 42. 1-6 (2003)

    • 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] H. Sunami et al.: "Orientation-Dependent Anisotropic TMAH Etchant Applied to 3-D Silicon Nanostructure Formation"J Proc. Pacific Rim Workshop on Transducers and Micro/nano Technologies. 367-372 (2002)

    • 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] T. Furukawa et al.: "Corrugated-Channel Transistor (CCT) for Area-Conscious Applications"Ext. Abs. of the Int. Conf. on Solid State Devices and Materials. 138-139 (2002)

    • 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] H. Sunami et al.: "Fundamental Characteristics of Crystal-lographic Orientation-Dependent TMAH Etching and Its Application To Three-Dimensional Silicon Devices"Sensors and Actuators A : Physical. (To be published). (2003)

    • 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] T. Furukawa et al.: "SA Corrugated-Channel Transistor (CCT) with Vertically-Formed Channels for Area-Conscious Applications"Jap. J. Appl. Physics. Vol.42, Part I, No.4B. 1-6 (2003)

    • 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] 古川智康: "ビームチャネルMOSFETによる赤外光スイッチの提案"第61回応用物理学会学術講演会・講演予稿集. 第3分冊. 1227 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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