窒化物半導体とシリコンのモノリシック集積による光マイクロシステムの研究

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19106007
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 羽根 一博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 光デバイス / 集積化 / MEMS

研究概要

本研究の目的は,シリコンの立体構造およびマイクロアクチュエータとGaN系光源デバイスをモノリシックに集積することで,高機能で集積度の高い光応用のマイクロシステム(MEMS:マイクロ電気機械システム)を実現することである.
具体的には次の4点である.(1)平面Si基板へGaN半導体を成長後,MEMS加工を施す手法の確立,(2)Si基板にMEMS基本構造を加工後にGaN半導体結晶を成長し,デバイスを製作する方法の確立.(3)Ga半導体のMEMS加工法の開発.(4)具体的なGaN-Si複合光MEMSとして,照明方向を制御できる配光光源,バイオ分析用集積型マイクロ分光システム,光スキャナー,波長可変レーザ,光インターコネクションなどを研究する

研究成果

• [雑誌論文] Monolithic-fabrication of Simicro-electro-mechanical structure with GaN ligth emitting diode (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Ito, M. Wakui, H. Sameshima, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: Microsystem Technologies 16(in press)
• [雑誌論文] Large area, freestanding GaN nanocolumn membrane with bottom subwavelength nanostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, Y. Kanamori, T. Wu, K. Hane
  • 雑誌名: Optics Express 18(6) ページ: 5504-5511
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of subwavelength nanostructures on freestanding GaN slab (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, Y. Kanamori, H. Sameshima, K. Hane
  • 雑誌名: Optics Express 18(3) ページ: 2940-2945
• [雑誌論文] Freestanding GaN slab fabricated on patterned silicon on an insulator substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Microengineering 20(2) ページ: 027001 (5)
• [雑誌論文] Growth of GaN LED Structure on Si Substrate by MBE and Monolithic Fabrication of GaN LED Cooling System (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Wakui, F. Hu, H. Sameshima, K. Hane
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 5(2) ページ: 171-174
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of freestanding circular GaN grating (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, H. Sameshima, K. Hane
  • 雑誌名: Optics Express 18(2) ページ: 773-779
• [雑誌論文] Freestanding GaN resonat gratings at telecommunication range (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, M. Wakui, K. Hane
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 21(17) ページ: 1184-1186
• [雑誌論文] MBE Fabrication of GaN-Based Light Emitting Diode on MOCVD Grown GaN-on-Si Template and Application for Optical MEMS (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Wakui, R. Ito, F. Hu, H. Sameshima, K. Hane
  • 雑誌名: 電気学会論文誌E 129(3) ページ: 77-80
• [雑誌論文] GaN-based nitride semiconductor films deposited on nitrified HfO_2/Si substrate by molecular beam epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, H. Samashima, M. Wakui, R. Ito, K. Hane
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 311 ページ: 2996-2999
• [雑誌論文] A Freestanding GaN/HfO_2 Membrane Grown by Molecular Beam Epitaxy for GaN-Si Hybrid MEMS (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sameshima, M. Wakui, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 15(5) ページ: 1332-1337
• [雑誌論文] GaN-Si-MEMS structure fabricated from nano-column GaN quantum well crystal grown on Si substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, R. Ito, Y. Zhao, K. Hane
  • 雑誌名: physica status solidi (C) 5(6) ページ: 1941-1943
• [雑誌論文] A 100nm thick InGaN/GaN multiple quantum-well column-crystallized thin film deposited on Si(111) substrate and its micromachining (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, Y. Kanamori, K. Ochi, Y. Zhao, M. Wakui, K. Hane
  • 雑誌名: Nanotechnology 19(3) ページ: 035305 (6)
• [雑誌論文] Nanocolumn InGaN/GaN quantum-well crystals on flat anf pillared Si substrates with nitrified Ga as a buffer layer (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, K. Ochi, Y. Zhao K. Hane
  • 雑誌名: Nanotechnology 18(27) ページ: 275605 (6)
• [雑誌論文] InGaN/GaN quantum-well nanocolumn crystals on pillared Si substrate with InN as interlayer (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, K. Ochi, Y. Zhao, K. Hane
  • 雑誌名: phys.stat.sol. 4(7) ページ: 2338-2341
• [学会発表] GaN-LED grown on Si substrate by MBE/MOCVD and monolithic fabrication of a light distribution variable device (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Wakui, R. Ito, H. Sameshima, F. Hu, K. Hane
  • 学会等名: The 15th Int. Conf. Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
  • 発表場所: Denver U. S. A.
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] Monolithically integration of GaN light-emitting diode and Si substrate with AlN/GaN superlattice and interlayer (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Hu, M. Wakui, H. Sameshima, R. Ito, K. Hane
  • 学会等名: 2009 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conf. Micromechatronics for Information and Precision Equipment
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2009-06-20
• [学会発表] Monolithic fabrication of GaN LEDs on Si wafer and GaN membrane structure for cooling system (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Wakui, F. Hu, H. Sameshima, K. Hane
  • 学会等名: Proc. Pwer MEMS
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-11-10
• [図書] Micro-Mirrors(Comprehensive Microsystems) (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hane, M. Sasaki
  • 総ページ数: 1-63
  • 出版者: Elsevier
• [備考]
  • URL: http://www.hane.mech.tohoku.ac.jp