| 研究課題/領域番号 |
12450117
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
本久 順一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
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| 研究分担者 |
佐藤 威友 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50343009)
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (80149898)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | フォトニック結晶 / フォトニックバンドギャップ / 有機金属気相成長 / 選択成長 / マスクパターン / 再成長 / 2次元フォトニック結晶スラブ |
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| 研究概要 |
有機金属気相成長(MOVPE)法を用いた選択成長法により、フォトニック結晶(PC)を作製する技術の確立、およびその応用を目標として以下のような研究を行った。まず、SiO_2絶縁膜を堆積したGaAs(111)B基板上に対して、周期0.5μm程度の3角格子状に、円形あるいは6角形のマスク開口部を作製した基板を準備した後、GaAsおよびAlGaAsのMOVPE選択成長を行った。成長条件を最適化することにより、(111)B面に対して垂直な、{110}側面ファセットにより構成される、高アスペクト比6角柱による、2次元PCに応用可能な高均一周期構造作製に成功した。また、同様のマスクパターンを有するInP(111)Bマスク基板に対してMOVPE選択成長を行うことにより、InGaAs6角柱構造アレイを作製した。そのフォトルミネセンス特性の結果から、高品質の構造が作製されていことが確認され、InPをペースとしたPC作製の糸口が与えられた。また、6角形のSiO_2マスクを、3角格子状に周期的に配列させたGaAs(111)Bパターン基板に対して、GaAsの選択成長を行った。成長条件や、原料ガス供給のシーケンスを工夫することにより、マスク上への横方向成長を十分抑制した結果、6角形空気孔によるGaAsPCの作製に成功した。さらに、このPCを、AlGaAs(111)B表面上に形成した後、下部AlGaAs層を選択的に除去することにより、エアブリッジ型の2次元PCスラブ構造の作製に成功した。一方、平面波展開法を用いて、MOVPE選択成長により形成可能な6角形孔あるいは6角柱による2次元3角格子PCのバンド構造を計算し、孔(柱)が円形の場合のPCとの比較を行った。その結果、特に空孔によるPCの場合、TE偏光・TM偏光の両者に対してフォトニックバンドギャップ(PBG)が現れる孔の大きさが孔の形状により変化し、PCの結晶軸の方位と6角形の孔の方向を適切に選ぶことにより、両方の偏光に対してPBGが現れる孔のサイズ範囲を拡大できることが明らかとなった。
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