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切削加工と常温接合によるヘテロフォト二クスチップに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H04925
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関九州大学

研究代表者

多喜川 良  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (80706846)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
キーワード常温接合 / 導波路切削加工 / LNOI / 異種材料集積 / LN/Siハイブリッド構造 / LNOI光集積回路 / LNOIリング共振器 / LNOI/Siハイブリッド構造 / 光実装 / ハイブリッド光導波路 / LN/Siフォトニクス / 切削導波路加工 / LiNbO3/Si集積化 / 小型・低消費電力光デバイス / 強誘電体/半導体融合デバイス / ハイブリッド光導波路型デバイス / 常温移載接合 / 大気中接合・加工 / 光マイクロシステム / ナノ切削加工 / 大気中微細加工・接合
研究成果の概要

ニオブ酸リチウム(LN)結晶に切削加工を適用し、強い光閉じ込めを可能とするLNOI光導波路を作製し、これをSiプラットフォーム上へ常温接合し集積化することに成功した。LN結晶の導波路切削加工条件の明確化を行い、低損失LNOI(直線・曲げ・マイクロリング型)作製を実証した。また、表面活性化接合法というアプローチから新しい常温接合技術の開発を行い、熱膨張係数が一桁異なるSi上へのLNOI光導波路集積・実装を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、光通信等の幅広い分野で利用されるニオブ酸リチウム(LN)光デバイスの大幅な小型・低消費電力・高効率化とともにこれを常温接合することでSiプラットフォーム上への集積・実装の道を拓いた。LN高速光変調器に展開した場合、将来のLSIチップ間・内の大容量・低消費電力データ伝送に役立つ可能性があり、電子機器の性能向上に繋がる。また、提案する導波路切削加工の確立と常温接合のメカニズム解明は学術的な意義のみならず、将来の広範なマイクロデバイス基盤製造技術としての展開も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Demonstration of GaN/LiNbO3 Hybrid Wafer Using Room-Temperature Surface Activated Bonding2020

    • 著者名/発表者名
      Takigawa Ryo、Matsumae Takashi、Yamamoto Michitaka、Higurashi Eiji、Asano Tanemasa、Kanaya Haruichi
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology

      巻: 9 号: 4 ページ: 045005-045005

    • DOI

      10.1149/2162-8777/ab8369

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct bonding of LiNbO3 and SiC wafers at room temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Takigawa Ryo、Utsumi Jun
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 174 ページ: 58-61

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.08.027

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a bonded LNOI waveguide structure on Si substrate using ultra-precision cutting2020

    • 著者名/発表者名
      Takigawa Ryo、Kamimura Keigo、Asami Kenta、Nakamoto Keiichi、Tomimatsu Toru、Asano Tanemasa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SB ページ: SBBD03-SBBD03

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab514e

    • NAID

      210000157431

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Residual Stress in Lithium Niobate Film Layer of LNOI/Si Hybrid Wafer Fabricated Using Low-Temperature Bonding Method2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Toru Tomimatsu, Eiji Higurashi, Tanemasa Asano
    • 雑誌名

      Micromachine

      巻: 10 号: 2 ページ: 136-136

    • DOI

      10.3390/mi10020136

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thin-film lithium niobate-on-insulator waveguides fabricated on silicon wafer by room-temperature bonding method with silicon nanoadhesive layer2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Tanemasa Asano
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 19 ページ: 24413-24421

    • DOI

      10.1364/oe.26.024413

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surface Activated Bonding of LiNbO3 and GaN at Room Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Eiji Higurashi and Tanemasa Asano
    • 雑誌名

      ECS transactions

      巻: 86 号: 5 ページ: 207-213

    • DOI

      10.1149/08605.0207ecst

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature wafer bonding of LiNbO3 and SiO2 using a modified surface activated bonding method2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Eiji Higurashi, and Tanemasa Asano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57

    • NAID

      210000149187

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auを用いた大気中低温接合によるLiNbO3光デバイス実装2018

    • 著者名/発表者名
      多喜川良
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 117 ページ: 7-11

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature direct bonding of LiTaO3 and SiC wafers for future SAW filter2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Jun Utsumi
    • 学会等名
      45th International Conference on Micro & Nano Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニオブ酸リチウムと炭化シリコンの常温ウエハ接合2019

    • 著者名/発表者名
      多喜川良、内海淳,
    • 学会等名
      第29回 マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 常温接合による超高速フォトニクス実装2019

    • 著者名/発表者名
      多喜川良
    • 学会等名
      電子情報通信学会 SDM ICD ITE-IST研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lithium niobate-on-insulator waveguide on Si substrate fabricated by room temperature bonding2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Keigo Kamimura, Keiichi Nakamoto, Tanemasa Asano
    • 学会等名
      6th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 接合中間層がLNOI光導波路特性に及ぼす影響調査2019

    • 著者名/発表者名
      多喜川良、日暮栄治、浅野種正
    • 学会等名
      第33回エレクトロニクス実装学会春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超精密切削加工によるLNOI光導波路の作製2019

    • 著者名/発表者名
      上村啓悟, 多喜川 良, 中本圭一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線洗浄を利用した 大気中Au-Au低温接合の検討2019

    • 著者名/発表者名
      多喜川良
    • 学会等名
      The 7th Joint Conference of Research Center for Advanced Biomechanics & Japan Institute of Electronics Packaging Kyushu Branch
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Low-temperature bonding for heterogeneous photonic integration2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa
    • 学会等名
      6th K-J Joint Syposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface activated bonding of LiNbO3 and Si for optical microsystem2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Room-temperature wafer bonding of LiNbO3 and SiO2 using sub-nanometer Fe films2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Eiji Higurashi, Tanemasa Asano
    • 学会等名
      23rd Microoptics Conference (MOC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Siナノ密着層を利用したLiNbO3とSiO2の常温ウエハ接合と低損失LNOI光導波路への応用2018

    • 著者名/発表者名
      多喜川良、浅野種正
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Surface Micromachining Using Ultra-precision Ductile-mode Cutting Method for Strongly Confined Low-loss LiNbO3 Waveguides2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Tetsuya Kawanishi, Eiji Higurashi, and Tanemasa Asano
    • 学会等名
      Progress in Electromagnetics Research Symposium(PIERS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イオンビーム活性化接合法による Si上LNOI導波路の作製と光伝搬特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      多喜川良,日暮栄治,浅野種正
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] LN変調器向け小型0.18μm CMOS高速駆動回路2018

    • 著者名/発表者名
      久保木猛,多喜川良,加藤和利
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 切削加工によるSi基板上LNOI光導波路の作製検討2018

    • 著者名/発表者名
      多喜川良,日暮栄治,川西哲也,浅野種正
    • 学会等名
      第32回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Auを用いた大気中低温接合によるLiNbO3光デバイス実装2017

    • 著者名/発表者名
      多喜川良
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Room-temperature bonding of LiNbO3 and SiO2 usingsurface activated bonding2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takigawa, Eiji Higurashi, Tanemasa Asano
    • 学会等名
      30th International of Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面活性化と低温熱処理を併用したLiNbO3ウェハと SiO2/Si ウェハの直接接合2017

    • 著者名/発表者名
      多喜川良,日暮栄治,浅野種正
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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