分極反転エピタクシーの研究と波長変換素子への応用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08405002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 良一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40133102)
• 研究分担者: 宇佐美 徳隆 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20262107) ; 矢口 裕之 埼玉大学, 工学部, 助教授 (50239737) ; 近藤 高志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60205557) ; 尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50204227) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286)
• キーワード: 非線形光学 / 波長変換 / 光第2高調波発生 / 差調波発生 / 化合物半導体 / 分極反転 / 疑似位相整合 / アンチフェイズドメイン

研究概要

昨年度までの成果に基づいて,本年度はGaAs/Ge/GaAs系に注力して分極反転エピタクシーについて研究をおこなった。
1. GaAs/Ge/GaAs(100)分極反転エピタクシー
昨年度に引き続きGaAs/Ge/GaAs(100)分極反転エピタクシーに関して検討を加え,非常に結晶性の良い分極反転層の成長法を確立した。XTEM観察の結果,アンチフェイズドメインの自己消滅によって分極反転が実現していることがあきらかとなった。また,GaAs/Si/GaAs系に比べてはるかにミスフィット転移が少ないことも確認できた。
2. GaAs/Ge/GaAs(111)分極反転エピタクシー
GaAs(111)A基板とGaAs(111)Bを用いて分極反転エピタクシーの検討をおこなったところ,どちらの基板上にも再現性良く(111)B方位のGaAsが成長することがわかった。これはGe/GaAs(111)表面の特殊な構造に起因するものである。これを利用してGaAs(111)A基板上で分極反転エピタキシーが実現できる。しかしながら,XTEM観察によって現状では異常な(111)Σ3粒界が存在することが判明した。
3. 周期分極反転構造の作製
GaAs/Ge/GaAs(100)系分極反転エビタクシーの手法を用いて周期的分極反転構造AlGaAsデバイスを作製する方法を考案した。成長の初期過程でアンチフェイズドメインが発生してもデバイス部に影響を与えることなく成長がおこなえる点が大きな特徴である。MBEによる再成長によって非常に良質な周期分極反転構造を作製することに成功した。現在,この技術を用いて導波路型波長変換デバイスの試作をおこなっているところである。

研究成果

• [文献書誌] S.Koh, T.Kondo, T.Ishiwada, C.Iwamoto, H.Ichinose, H.Yaguchi, T.Usami, Y.Shiraki, and R.Ito: "Sublattice Reversal in GaAs/Si/GaAs(100) Heterostructures by Molecular Beam Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.37(12B). L1493-L1496 (1998)
• [文献書誌] I.Shoji, H.Nakamura, K.Ohdaira, T.Kondo, R.Ito, T.Okamoto, K.Tatsuki, and S.Kubota: "Absolute Measurement of Second-Order Nonlinear-Optical Coefficients of β-BaB_2O_4 for Visible to Ultraviolet Second-Harmonic Wavelenghs" J.Opt.Soc.Am.B. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] E.Nishina, R.Katayama, T.Kondo, R.Ito, J.-C.Kim, T.Watanabe, and S. Miyata: "Design and Fabrication of Organic Waveguiding Devices for Quasi-Phase-Matched Second-Harmonic Generation" Nonlinear Opt.(印刷中). (1999)
• [文献書誌] S.Koh, T.Kondo, M.Ebihara, T.Ishiwada,H.Sawada, H.Ichinose, I.Shoji, and R.Ito: "GaAs/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy on GaAs(100) and (111) Substrate for Nonlinear Optical Devices" Jpn.J.Appl.Phys.(印刷中). (1999)
• [文献書誌] I.Sohji, T.Kondo, and R.Ito: "Second-Order Susceptibilities of Various Dielectric and Semiconductor Materials" Opt.Quantum Electron.(印刷中). (1999)
• [文献書誌] I.Sohji, T.Kondo, and R.Ito: "“Absolute Scale of Quadratic Nonlinear-Optical Susceptibilities" in ICO Book Vol.4 : Trends in Optics and Photonics (T.Asakura, ed.) (印刷中)" Springar-Verlag, (1999)