| 研究概要 |
MOCVDにより製作したSi基板上GaN-層およびLED構造を用いて,GaN-MEMSおよびGaN-Si複合MEMSを試作した.具体的には,GaN周期可変格子発光素子,GaN光源搭載の光スキャナー,バイオ蛍光分析用チップを試作した.GaNのくし型アクチュエータを設計し,製作における残留応力の影響を明らかにした.残留応力の影響を軽減するためHfO2結晶化応力を利用し,有効性を確認し,GaNアクチュエータを製作できた.これを応用した周期可変回折格子を実現した.さらにGaN-LEDと集積することで,波長選択機能を備えたGaN周期可変格子発光素子を設計,製作した.光源の効率的な発光を維持したまま加工できた.LEDと集積したGaN回折格子部分では,薄膜化で残留応力のつり合いがくずれ可変機能は実現に至らなかったが,波長選択機能を確認できた.GaN光源搭載の光スキャナーでは,LEDの発光とSiアクチュエータの同時駆動を確認でき,レンズもLED上に集積でき,目的の構造を達成した.バイオ蛍光分析チップでは,流路,光源,光検出器等の分析機能をすべて搭載し,蛍光試料からの信号を定量的に測定できることを確認した.周期可変の量子井戸を備えたGaN格子を実現するため,前年までの研究ではエッチング加工により失活することが問題であったが,基板にナノ構造を加工した後,MBEによりGaN結晶を成長することで失活を防ぐことができることを明らかにできた.以上,プロセス技術開発,GaN/SiハイブリッドMEMS,GaN-MEMSの試作を通して,研究全体として初期の提案の大部分を実現できたと考えられる.
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