超広波長帯・超高速多重量子井戸光変調デバイス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13026209
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 多田 邦雄 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00010710)
• 研究分担者: 盧 柱亨 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (50313474) ; 荒川 太郎 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40293170) ; 羽路 伸夫 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30180920)
• キーワード: 光制御デバイス / 光変調器 / 光スイッチ / ポテンシャル制御量子井戸 / 5層非対称結合量子井戸 / 分子線エピタキシー法 / MEE法 / ECRドライエッチング

研究概要

本研究では、ポテンシャル制御量子井戸の一つである5層非対称結合量子井戸(FACQW)の作製およびFACQWを用いた超広波長帯・超高速光変調デバイスの実現を目指している。
3年間の本格研究活動の初年度にあたる本年度は、以下の研究を行った。
1.分子線エピタキシー(MBE)法およびMigration Enhanced Epitaxy (MEE)法による高品質量子井戸構造の作製
MEE法によるAlGaAs成長において、AlとAs原子を同時供給した後GaとAsを交互供給する新原料供給シーケンスを用いるとともに、As分圧等の結晶成長条件を最適化して、ヘテロ界面の平坦性が極めて良好なGaAs/AlGaAs量子井戸の低温(490℃)における作製に成功した。また、AlAs超薄膜のMBE低温成長の研究を行い、上記と同様の成長条件で高品質のAlAs/GaAs界面が実現できることを見出し、MEEによる高品質FACQWの作製の見通しがついた。
2.FACOWの電解誘起屈折率効果の解析
1)GaAs/AlGaAs系FACQW、およびFACQWの構造を若干変更したModified FACQWの各層厚が±2ML(分子層)までゆらぐとした場合の特性劣化について詳細に計算し、MEE法で実現できる程度のヘテロ界面の平坦性があれば、電界誘起屈折率変化は本来の値の約半分までにしか低下しないことを明らかにした。
2)光通信用長波長帯InGaAs/InAlAs系FACQWおよびModified FACQWの最適化シミュレーションを行い、GaAs/AlGaAs系と同様、巨大な屈折率変化が得られる構造を見出した。
3.長波長帯用光制御デバイス作製法の研究
長波長帯用光制御デバイスの作製のため、メタン・水素/酸素交互供給によるInP、InGaAs、InAlAsなどのECR-RIEエッチングについて研究し、良好な表面平滑性と端面垂直性を得るためのプロセス条件を確立した。

研究成果

• [文献書誌] T.Suzuki, J.H.Noh, T.Arakawa, K.Tada, Y.Okamiya, Y.Miyagi, N.Sakai, N.Haneji: "Fabrication and Optical Characterization of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well (FACQW)"Jpn.J.Appl.Phys.. 41, 4B(4月号掲載予定). (2002)
• [文献書誌] T.Suzuki, N.Haneji, K.Tada, Y.Shimogaki, Y.Nakano: "Electron Cyclotron Resonance-Reactive Ion Beam Etching of InP by Cyclic Injection of CH_4/H_2/Ar and O_2"Jpn.J.Appl.Phys.. 41, 1. 15-19 (2002)
• [文献書誌] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki, Y.Okamiya: "Optical Modulators Based on Potential-Tailored Quantum Wells for Broad Band Optical Fiber Communication"Int'l Conf. on Broad Band Optical Fiber Communication Technology (BBOFCT-2001). 119-124 (2001)
• [文献書誌] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki: "Wideband and Low Voltage Waveguide Modulators with Asymmetric Coupled QWs beyond 40 Gb/s"2001 IEEE/LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. 1. 38-39 (2001)
• [文献書誌] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki, Y.Okamiya: "Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well --A Promising Nanostructure with Tailored Potential--"Proceedings of the 6th China-Japan Symposium on Thin Films (CJSTFVI). 16-19 (2001)
• [文献書誌] T.Suzuki, J.-H.Noh, T.Arakawa, K.Tada, Y.Okamiya, Y.Miyagi: "Electrooptic Characterization of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well"Extended Abstracts of the 2001 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2001). 2. 656-657 (2001)