2020 年度研究成果報告書

シリコンプラットフォーム上ハイブリッド集積技術構築と接合基板上結晶成長機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	18H01503
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関	上智大学
研究代表者	下村和彦上智大学, 理工学部, 教授 (90222041)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	シリコンフォトニクス / 半導体レーザ / 有機金属気相成長 / 集積化技術 / 量子井戸構造 / InP
研究成果の概要	シリコンプラットフォーム上に化合物半導体レーザを集積化する技術として、「InP－シリコン基板の作製とその基板上での結晶成長、プロセス」の有効性を実証した研究である。この方法は、シリコン基板に膜厚1μm程度のInP薄膜を親水性直接貼付けし、このInP－シリコン基板に有機金属気相成長による化合物半導体の結晶成長を行い、デバイスプロセスを行うことによりハイブリッド集積を実現するものである。本研究において、シリコン基板上に量子井戸構造を活性層とする半導体レーザの室温発振を実現した。さらに量子ドット構造の成長を行い、異種材料接合基板とInP基板における結晶成長の比較検討を行った。
自由記述の分野	光エレクトロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	シリコンフォトニクス技術の進展により、シリコン基板上に変調器、波長フィルタ、光検出器など、従来の個別デバイスと同等の性能を持つデバイスが集積化されている。今後さらに集積回路の機能を高めるためには光源の集積化が必要不可欠である。そのためにはフリップチップボンディングに代わる、大量生産可能で低コストな集積化技術が必要である。この集積化技術としてシリコンプラットフォーム上にInP薄膜を貼り付け、そして結晶成長、デバイス加工を行う方法により半導体レーザの室温発振を実現した意義は大きいと考えている。さらに異種材料接合基板上での結晶成長の比較検討を行ったことは学術的な意義もあると考えられる。