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本研究ではS_i基板上に光回路のアクティブコンポーネントとなるE_rドープ導波路を形成し、その希土類イオンとキャリアの相互作用や光増幅度等、光導波特性に関する諸特性を評価することを目的とする。
S_i基板上にE_rドープ導波路を形成する方法を開発した。多孔質シリコン作製法である陽極化成の性質に着目し、マスクを用いたイオン注入法によりS_i基板面内のpn制御を行うことで、E_rドープ領域となる多孔質シリコンの面内制御を行った。ドープしたE_rイオンの活性化プロセスでは、ドープ前後の酸化処理で発光特性が劇的に改善されることを見出した。これにより従来から問題であった温度消光が激減し室温でも十分な発光が観測された。また、S_i基板の平坦化プロセスとしてドープ後の高温水素アニールが有効であることを示した。
昨年より開始したオランダFOM原子分子物理研究所と共同研究においては、E_rドープS_i導波路にS_iフォトニック結晶を導入すべく準備を開始した。我々が提案したE_rドープ法をもとにS_iフォトニック結晶に応用して電子正孔対の再結合エネルギーによる励起で室温において1.54_<μm>発光を観測し、その可能性を示した。この結果はアメリカMRS会議で報告された。
さらに光回路上に実装する1.54_<μm>導波路型受光器への応用を目的としたS_i上のG_eドット作製を行った。結晶成長においてG_e系の有機金属気層成長(MOVPE)を実現し、有機金属系で初めてG_eドットの形成に成功した。ドットサイズの制御性について詳細に調べ、サイズ効果が期待できる10から20_<nm>付近のものとサイズ効果の小さい50<nm>付近の2種類のものに集中し供給量や温度を変えることでサイズ制御できることが分かった。
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