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オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J08092
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京工業大学

研究代表者

李 智恩  東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードSi上III-V族薄膜光集積素子 / BCBを介した異種基板貼付 / III-V族化合物半導体細線導波路 / 多重量子井戸無秩序化 / III-V族化合物半導体幅広導波路 / 低損失GaInAsP細線導波路 / 低損失GaInAsP幅広導波路 / 薄膜光集積回路 / 光インターコネクション / Butt-joint regrowth法 / Quantum-well intermixing
研究実績の概要

オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の実現のため、下記に取り込んだ。
1. 低損失化合物導波路作製法の検証
(1)Si/GalnAsPの異種基板貼付プロセスの確立 :
貼付前のBCB前熱処理時間を延長することでvoid-freeの良好な貼付界面及び大面積の貼付を達成した。
(2)GalnAsP細線導波路作製法の確立 :
小型・低損失曲げ伝搬が可能なSiO_2埋め込み導波路の側壁ラフネスの低減を目的とした、電子線描画条件及びエッチングのプロセス条件を改良することで、導波路の伝搬損失を17dB/cmから4dB/cm(size : 500nm×150nm)まで低減した。
(3)GalnAsP幅広導波路作製法の確立 :
導波路の幅をレーザのコア幅程度に広くすることにより結合損失及び伝搬損失が低減可能な幅広導波路を作製し、導波路損失を2dB/cm(size : 2500nm×150nm)まで低減した。
2. レーザ・導波路の集積素子作製法の検証
(1)集積モデルの構造設計 :
レーザと導波路の結合部を光モード分布差の少ない幅広構造とすることで結合損失が0.1dB以下(反射戻り光-40dB以下)、曲げ部分の半径を5μm以下とすることで曲げ損失が0.1dB以下となる集積構造を設計した。
(2)多重量子井戸無秩序化を用いた集積法の確立 :
点欠陥を多く含むSiO_2マスクと高膜質のSiO_2保護層を導入した新しい多重量子井戸無秩序化プロセスを用いることにより、高いPL発光強度を維持しつつ、能動領域と受動領域のPLピーク波長の差を95nm(57meV)まで、拡大することに成功した。
(3)集積素子の作製・評価 :
多重量子井戸無秩序化を施した後、レーザ作製プロセス及び導波路作製プロセスを応用し薄膜レーザ・導波路の集積素子を作製することまで成功した。しかし、予定より遅れたため現在評価は行われていない。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Sub-milliampere threshold operation of butt-jointed built-in membrane DFB laser bonded on Si substrate.2015

    • 著者名/発表者名
      D. Inoue, J. Lee, T. Hiratani, Y. Atsuji, T. Amemiya, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 23 号: 6 ページ: 7771-7778

    • DOI

      10.1364/oe.23.007771

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal properties of lateral-current-injection semiconductor membrane Fabry-Perot laser under continuous-wave operation.2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hiratani, K. Doi, J. Lee, D. Inoue, T. Amemiya, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 4 ページ: 042701-042701

    • DOI

      10.7567/jjap.54.042701

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature continuous-wave operation of GaInAsP/InP lateral-current-injection membrane laser bonded on Si substrate.2014

    • 著者名/発表者名
      D. Inoue, J. Lee, K. Doi, T. Hiratani, Y. Atsuji, T. Amemiya, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 号: 7 ページ: 072701-072701

    • DOI

      10.7567/apex.7.072701

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal analysis of lateral-current-injection membrane distributed feedback laser.2014

    • 著者名/発表者名
      K. Doi, T. Shindo, J. Lee, T. Amemiya, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Quantum Electronics

      巻: 50 号: 5 ページ: 321-326

    • DOI

      10.1109/jqe.2014.2309700

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SiO_2 Protection Thickness Dependence of Bandgap Wavelength Shift in Quantum-well Intermixing for InP-based Membrane Photonic Integration on Si2014

    • 著者名/発表者名
      Jieun Lee
    • 学会等名
      The 26^<th> International Conference on Indium Phosphide and Related Materials
    • 発表場所
      Montpellier, France(発表確定)
    • 年月日
      2014-05-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] High quality quantum-well intermixing for InP-based membrane photonic integration on Si.2014

    • 著者名/発表者名
      J. Lee, K. Doi, T. Hiratani, D. Inoue, T. Amemiya, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM-2014)
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2014-05-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiO_2保護膜を導入した量子井戸無秩序化におけるバンドギャップ波長変化2014

    • 著者名/発表者名
      李 智恩
    • 学会等名
      第61回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      2014-03-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.pe.titech.ac.jp/AraiLab/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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