非対称三重結合量子井戸における電界誘起屈折率効果とその光変調デバイスへの応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750304
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 荒川 太郎 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40293170)
• キーワード: 結合量子井戸 / 電界誘起屈折率効果 / 分子線エピタキシー法 / MEE法 / 光変調器 / 光スイッチ

研究概要

本研究で提案する非対称三重結合量子井戸(ATCQW)が理論的に予測される、優れた特性を示すためには、分子層のレベルでATCQW内の各層の厚さを精密に制御すると共に、界面の平坦性、急峻性を確保し、さらに多重ATCQWの各セット間の厚さ、組成の均一性も確保する必要がある。そこで、本年度は以下の示すように、GaAs/AIGaAs材料系において良好なATCQWを作製するための結晶成長技術の確立を目指すとともに、デバイス作製のためのドライエッチング法の研究を行った。
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ATCQWの作製の見通しがついた。
2.光変調デバイス作製法の研究
光変調デバイスの作製のため、メタン・水素/酸素交互供給によるGaAs, AlGaAs, 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 Oprical Characterization of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well(FACQW)"Jpn. J. Appl. Phys.. 41, 4B(4月掲載予定). (2002)
• [文献書誌] K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki, Y.Okamiya: "Optical Modulators Based on Potenitial-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(SSDM2001). 2. 656-657 (2001)
• [文献書誌] T.Arakawa, H.Feng, K.Tada, R.Iino, K.Kazuma, J.H.Noh: "Large Negative Electrorefractive Index Change in Modified Five-Layer Asymmetric Coupled Quantrm Well(FACQW)"Technical Digest of The 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO PR). 2. 232-233 (2001)