| 研究課題/領域番号 |
21K04199
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
下村 和彦 上智大学, 理工学部, 教授 (90222041)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 半導体レーザ / シリコンフォトニクス / 有機金属気相成長 / 集積化 / InP |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シリコンプラットフォーム上に化合物半導体レーザを集積化する技術として、提案したハイブリッド集積の方法を用いて光通信用送信サブシステム構築を目指した研究である。この方法は、シリコン基板に膜厚1μm程度のInP薄膜を親水性直接貼付けし、このInP－シリコン基板に有機金属気相成長による化合物半導体の結晶成長を行い、ハイブリッド集積を実現するものである。本研究においては、有機金属気相成長法を用いた選択成長技術による多波長半導体レーザの試作、量子ドット構造を用いた光増幅器の集積化、およびシリコン基板上選択成長技術とその物性評価を行う。
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| 研究実績の概要 |
シリコンプラットフォーム上に化合物半導体レーザを集積化する技術として、申請者が提案したハイブリッド集積の方法である「InP－シリコン基板の作製とその基板上での結晶成長、プロセス」を用いて光通信用送信サブシステム構築を目指した研究である。この方法は、シリコン基板に膜厚1μm程度のInP薄膜を親水性直接貼付けし、このInP－シリコン基板に有機金属気相成長による化合物半導体の結晶成長を行い、デバイスプロセスを行うことによりハイブリッド集積を実現するものである。
令和5年度においては、親水性直接貼付けによって発生する気泡・ボイド形状とその上に結晶成長したGaInAsP系多重量子井戸レーザの発振しきい値との関連を詳細に調査した。InP薄膜とSi基板を親水性直接貼付けにおいては、400℃、8時間の熱処理を行うが、その際に発生するボイドが結晶成長後にその形状がどのように変化するかを明らかにした。さらに成長前後のボイド密度、ボイド占有面積、ボイド角度が量子井戸レーザの発振しきい値に対してどのような影響を及ぼすかを調べた。また、InP薄膜の厚さ、および熱処理の温度の組み合わせを検討し、ボイドが低減する条件を見出した。これらの実験により、シリコン基板上量子井戸レーザの発振しきい値がInP基板上量子井戸レーザの発振しきい値と同等となることを示した。これまでの研究によりシリコンプラットフォーム上半導体レーザにおいて、InP基板上半導体レーザと同等の性能を持つ半導体レーザの作製プロセスを確立することができた。
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