フォトニックネットワークに向けた超高機能モノリシック光集積回路の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11355016
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 義昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50183885)
• 研究分担者: 安井 直彦 三菱電機株式会社, 情報技術総合研究所, 主管技師長(研究職)
• キーワード: 半導体光集積回路 / モノリシック光集積 / 選択成長 / MOCVD / MOVPE / 多モード干渉カプラ / MMI / 光スイッチング

研究概要

1.有機金属気相拡散選択エピタキシ(MOVE)の成長メカニズムの解明:MOVEによる選択成長を系統的に理解しマスク設計を可能とすることを目的として,横方向気相拡散効果と表面マイグレーション効果の両方を考慮した2次元シミュレーションを行った。この過程を通じてMOVEの成長メカニズムを明らかにした。
2.MOVPE選択成長層の組成/膜厚推定法の確立とマスク設計への適用:通常の有機金属気相エピタキシ(MOVPE)による選択成長において,マスク幅から成長層の組成・膜厚の推定を可能にする新たな技術を確立した。これに基づいて,逆に所望のバンドギャップを得るのに必要なマスク幅を自動設計することが可能となった。
3.ハイメサ導波路形成のためのメタン・水素/酸素サイクリック反応性イオンビームエッチング法(RIBE)の開発:光集積回路用のハイメサ導波路の形成を行うために,メタン・水素/酸素サイクリックRIBE法を研究した。金属チタンをマスクとすることで,エッチング深さと表面の平滑性を両立させることができ,ハイメサ導波路の形成が可能となった。現在その導波損失を評価中である。
4.リッジ導波路と多モード干渉(MMI)カプラの試作:電子線描画により導波路およびMMIカプラパターンをエピタキシャル基板上に作製し,リッジ導波路型の素子に加工した。その導波損失をファブリーペロー干渉法により測定し,光集積回路に適用するに十分な低損失性を確認した。さらにMMIカプラの分岐特性についても評価を行った。
5.波長割り当て光交換方式の研究:光集積回路を応用したフォトニックネットワークにおける光スイッチング方式として,「波長割り当て光交換方式」を提案し,その伝送特性解析とIP網への適用性の検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 甲斐田憲明: "有機金属気相拡散選択エピタキシによるInP系光アンプゲートスイッチの試作(Fabrication of an InP optical amplifier gate switch using-organic vapor-phase-diffusion-enhanced selective-area epitaxy)"情報通信学会技術研究報告(光スイッチング研究会). PS99-2. 7-12 (1999)
• [文献書誌] Weerachai Asawamethapant: "Longitudinal distribution analysis of InP growth in a horizontal MOVPE reactor for improved film quality"Conference Proceedings, 11th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'99). MoB1-4. 55-58 (1999)
• [文献書誌] Yoshiyuki Mishima: "Two-dimensional simulation of the growth enhancement in selective area metal-organic vapor phase epitaxy"Proceedings of the Symposium on Fundamental Gas-Phase and Surface Chemistry of Vapor-Phase Materials Synthesis, the Electrochemical Society. 98-23. 364-369 (1999)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited Paper) In-situ characterization and modeling of MOVPE for InP-based photonic devices"Abstracts of the Fifth International Union of Materials Research Society (IUMRS) International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM'99). K-40・1. 13-18 (1999)
• [文献書誌] 安井直彦: "空間分割光スイッチにおけるコヒーレント雑音に関する検討(Coherent noises in photonic space switches)"電子情報通信学会技術研究報告(光スイッチング研究会). PS99-8. 13-18 (1999)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited Paper) Recent advances in semiconductor photonic devices and integrated circuits"Technical Digest, 26th General Assembly of the International Union of Radio Science (URSI). D6・6. 253 (1999)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited Paper) InP optoelectronic devices and circuits for photonic networks"Proceedings of the Fifth Asia-Pacific conference on Communications/the Fourth Optoelectronics and Communications Conference(APCC/OECC'99). C6S7-7・2. 1554 (1999)
• [文献書誌] 安井直彦: "波長割り当て光交換方式(WAPS)のIP網への適用検討(IP Network over Wavelength Assignment Photonic Switching System (WAPS))"電子情報通信学会技術研究報告(フォトニックネットワークをベースとする次世代インターネット研究会). PNI99-18. 75-82 (1999)
• [文献書誌] 中野義昭: "(招待講演)通信用半導体光集積デバイスの動向"電子情報通信学会技術研究報告(集積光デバイス技術研究会). IPD99-24. 8-19 (2000)
• [文献書誌] 安井直彦: "時間ジャンパを用いた可変多重分離時分割光交換方式(Variable mux/demux time division photonic switching network using optical time jumper)"電子情報通信学会和文論文誌B. (掲載予定). (2000)
• [文献書誌] Takayuki Nakano: "Kinetic ellipsometry measurement of InGaP/GaAs hetero-interface formation in MOVPE"to be published in Technical Digest, 10th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy. (2000)
• [文献書誌] Olivier Feron: "Kinetic study of P and As desorption from binary and ternary III/V semiconductor surface by in-situ ellipsometry"to be published in Technical Digest, 10th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy. (2000)