電気光学材料を用いたリング共振器光スイッチのSiLSI上へのモノリシック集積

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17360166
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 横山 新 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (80144880)
• キーワード: 光配線 / リング共振器 / 光スイッチ / 電気光学材料 / マッハツェンダー干渉計 / モノリシック集積 / スピン塗布法 / スパッタ法

研究概要

本研究の目的は、LSIの処理速度を制限している長距離金属配線を光配線に置き換えて、高速な光配線LSIを実現することである。そのために、電気光学材料を用いたリング共振器型光スイッチをシリコン基板上に450℃以下の低温でモノリシック集積する技術を開発する。
平成17年度は、リング共振器に先立って、マッハツェンダー干渉計を、電気光学材料である(Ba,Sr)Tio_3スピン塗布膜を用いてシリコン基板上にモノリシックに製作し、その動作実証に初めて成功した(Appl.Phys.Lett.2006,4月号に掲載予定)。まだ、変調効率は2%と低く、動作電圧も90Vと大きいが、550℃という比較的低温で、シリコン酸化膜上にモノリシックに形成できたことは大きな進歩と言える。従来技術では、単結晶基板(例えばMgOなど)を用いて700℃以上の温度が必要であった。さらに、この技術を改良し、スパッタ法によって基板温度450℃でモノリシック集積し、変調効率7%のマッハツェンダー干渉計を実現することに最近成功した(2006春応用物理学会にて発表)。
次年度では、MgOやPtバッファ層を用いることにより、更に結晶性の良い電気光学材料薄膜を形成し、変調効率を上げることと、他の電気光学材料(ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛(PLZT)およびランタンドープなしのPZT薄膜)を用いて、更に変調効率が高く動作電圧の低い光スイッチをシリコン基板上にモノリシックに集積する研究を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Design and Simulation of Ring Resonator Switches using Electro-Optic Materials (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanushi
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 45,No.4B(未定)
• [雑誌論文] Structural and Optical Properties of Electro-Optic Material : Sputtered (Ba, Sr)TiO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Suzuki
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 45,No.4B(未定)
• [雑誌論文] Groove-Buried Optical Waveguides Based on Metal Organic Solution-Derived Ba_<0.7>Sr_<0.3>TiO_3 Thin Films (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhimou Xu
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 45,No.4B(未定)
• [雑誌論文] Monolithically integrated optical modulator based on polycrystalline Ba_<0.7>Sr_<0.3>TiO_3 thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhimou Xu
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 88,No.16(未定)
• [雑誌論文] Optical properties of amorphous Ba_<0.7>Sr_<0.3>TiO_3 thin films obtained by metal organic decomposition technique (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhimou Xu
  • 雑誌名: Thin Solid Films (未定)
• [雑誌論文] スパッタ(Ba, Sr)TiO_3電気光学材料を用いたマッハツェンダ型光スイッチ (2006)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昌人
  • 雑誌名: 第53回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集 第3分冊 ページ: 25p-Y-9, p.1264
• [雑誌論文] High-Speed and Low-Voltage Ring Resonator Optical Switches Using Electro- and Magneto-Optic Materials (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanushi
  • 雑誌名: Proc.2nd International Conference on Group IV Photonics (Antwerp, Belgium, Sept.21-23,2005) ページ: 165-167
• [雑誌論文] Structure and Optical Band-Gap Energies of Ba_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3 Thin Films Fabricated by RF Magnetron Plasma Sputtering (2005)
  • 著者名/発表者名: Zhimou Xu
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 44,No.12 ページ: 8507-8511