ナノビーム型光ナノ共振器を用いたゲルマニウムの発光制御とレーザ発振への挑戦

• 研究課題/領域番号: 24686043
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩本 敏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40359667)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円); 2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2012年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
• キーワード: フォトニック結晶 / ナノ共振器 / ゲルマニウム / ナノビーム共振器 / 歪制御 / 微小電気機械システム

研究成果の概要

ゲルマニウムフォトニック結晶ナノビーム共振器を作製し、発光強度の増大を室温で観測するとともに、L3型共振器でQ～1350を実現した。また、格子変調型ナノ共振器を用いてQ~1850を達成した。また、歪窒化シリコン膜とゲルマニウムフォトニック結晶ナノビーム共振器構造に接続されたパッド構造の効果を利用することで、光との相互作用が強くなるナノ共振器部分において、強い一軸性引張歪を誘起し、ゲルマニウムの伝導帯G点とL点のエネルギー差を小さくすることが可能であることを、歪分布の数値解析により示した。

研究成果

• [雑誌論文] Suspended germanium cross-shaped microstructures for enhancing biaxial tensile strain (2016)
  • 著者名/発表者名: Satomi Ishida, Satoshi Kako, Katsuya Oda, Tatemi Ido, Satoshi Iwamoto, and Yasuhiko Arakawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 4S ページ: 04EH14-04EH14
  • DOI: 10.7567/jjap.55.04eh14
  • NAID: 210000146361
• [雑誌論文] Electro-Mechanical Q Factor Control of Photonic Crystal Nanobeam Cavity (2013)
  • 著者名/発表者名: 太田竜一、太田泰友、都木宏之、熊谷直人、田辺克明、石田悟己、岩本敏、荒川泰彦
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 4S ページ: 04CG01-04CG01
  • DOI: 10.7567/jjap.52.04cg01
  • 査読あり
• [学会発表] Germanium Photonic Crystal Nanobeam Cavity with Q > 1,300 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kuroki, S. Kako, S. Ishida, K. Oda, T. Ido, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics and The Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS 2015), SM3G.4
  • 発表場所: San Jose, California, USA
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-15
• [学会発表] Germanium Photonic Crystal Nanobeam Cavity with Q >1,300 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kuroki, S. Kako, S. Ishida, K. Oda, T. Ido, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2015)
  • 発表場所: San Jose, California, USA
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] L3 型Ge フォトニック結晶ナノビーム共振器における共振器モード(Q>1,300)の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒木理宏，加古敏，石田悟己，小田克矢，井戸立身，岩本敏，荒川泰彦
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会, 13a-A10-7
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス, 平塚, 神奈川
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] Fabrication and optical characterization of germanium L3-type photonic crystal nanobeam cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kuroki, S. Kako, S. Ishida, K. Oda, T. Ido, S. Iwamoto and Y. Arakawa
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Photonics and Electronics Convergence – Advanced Nanophotonics and Silicon Device Systems, P-24
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [学会発表] ゲルマニウムフォトニック結晶ナノビーム共振器の作製と光学評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒木理宏，加古敏，石田悟己，小田克矢，井戸立身，岩本敏，荒川泰彦
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会,17p-C8-2
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 窒化シリコン膜を用いた高歪ゲルマニウムフォトニック結晶ナノビーム共振器の設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒木理宏, 加古敏, 岩本敏, 荒川泰彦
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会 17p-E16-6
  • 発表場所: 青山学院大学, 相模原, 神奈川
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] Silicon Light Emitting Diodes with Photonic Crystal Nanocavities (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Iwamoto, S. Nakayama, S. Ishida and Y. Arakawa
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2013-11-18 – 2013-11-20
• [学会発表] MEMSを用いた広範囲Q値可変フォトニック結晶ナノビーム共振器の実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 太田竜一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29