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

2011 年度 研究成果報告書

• 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)
• 研究分担者: 胡 芳仁 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50396545)
• 連携研究者: 金森 義明 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10333858) ; 佐々木 実 豊田工業大学, 工学部, 教授 (70282100)
• 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

Si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電気機械システム(MEMS)を実現した.具体的には, Si基板上GaN-発光ダイオード(LED)の結晶成長, 微細加工を施したSi/GaN基板上GaN結晶成長, GaN-LEDとSiアクチュエータの集積, GaNアクチュエータの製作を行った.GaN-LEDとSi-MEMSを集積した配光可変デバイスおよび蛍光分析チップなどを実現した.

研究成果

• [雑誌論文] Design and fabrication of GaN crystal ultra-small lateral comb-drive actuators (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanae, H. Sameshima, K. Hane
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol 巻: B30(1) ページ: 012001-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] III-nitride grating grown on freestanding HfO2 gratings (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Wu, F. Hu, Y. Kanamori, H. Zhu, K. Hane
  • 雑誌名: Nano.Res. Lett. 巻: 6(1) ページ: 497(5pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral epitaxial overgrowth of GaN on a patterned GaN-on-silicon substrate by molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: Semicond. Sci. Technol 巻: 26(4) ページ: 045015(6pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The resonant III-nitride grating reflector (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Wu, T. Tanae, H. Zhu, K. Hane
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng 巻: 21(10) ページ: 105025(6pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comb-drive GaN micro-mirror on a GaN-on-silicon platform (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Sasaki, T. Wu, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng 巻: 21(3) ページ: 035012(5pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A GaN Electromechanical Tunable Grating on Si Substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sameshima, T. Tanae, K. Hane
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett 巻: 23(5) ページ: 281-283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of GaN light emitting diode membrane on Si substrate for MEMS applications (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Wakui, H. Sameshima, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: Microsys. Technol 巻: 17(1) ページ: 109-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patterned growth of InGaN/GaN quantum wells on freestanding GaN grating by molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, K. Hane
  • 雑誌名: Nano.Res. Lett. 巻: 6(1) ページ: 117(7pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] III-nitride grating grown on freestanding HfO_2 gratings (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Wu, F. Hu, Y. Kanamori, H. Zhu, K. Hane
  • 雑誌名: Nano.Res. Lett 巻: 6(1) ページ: 497(5pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic-fabrication of Si micro-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 巻: 16(6) ページ: 1015-1020
  • 査読あり
• [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 巻: 18(6) ページ: 5504-5511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of sub wavelength 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 巻: 18(3) ページ: 2940-2945
  • 査読あり
• [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 巻: 20(2) ページ: 027001(5pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of GaN LED Structure on Si Substrate by ME 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 巻: 5(2) ページ: 171-174
  • 査読あり
• [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 巻: 18(2) ページ: 773-779
  • 査読あり
• [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 巻: 21(17) ページ: 1184-1186
  • 査読あり
• [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 巻: 129(3) ページ: 77-80
  • 査読あり
• [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 巻: 311 ページ: 2996-2999
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Freestanding GaN/HfO2 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 巻: 15(5) ページ: 1332-1337
  • 査読あり
• [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) 巻: 5(6) ページ: 1941-1943
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 100 nm 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 巻: 19(3) ページ: 035305(6pp)
  • 査読あり
• [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 巻: 18(27) ページ: 275605(6pp)
  • 査読あり
• [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. 巻: 4(7) ページ: 2338-2341
  • 査読あり
• [学会発表] Integrated Fluorescent Analysis System with Monolithic GaN Light Emitting Diode on Si Platform (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazato, H. Kawaguchi, A. Iwabuchi, K. Hane
  • 学会等名: IEEE MEMS 2012
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] Integration of MEMS actuators with nanophotonics : silicon submicron-wide waveguides for optical path changes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hane and Y. Kanamori
  • 学会等名: The16th Opt-Electron. Communi. Conf.(OECC2911)
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] Silicon submicron waveguide and MEMS tunable optical telecommunication devices (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hane and Y. Kanamori
  • 学会等名: Int. Conf. Micro/Nano Opt. Eng.(ICOME2011)
  • 発表場所: Changchun, China
  • 年月日: 2011-06-13
• [学会発表] GaN comb-drive actuators on Si substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tanae, H. Sameshima, K. Hane
  • 学会等名: The 16th Int. Conf. Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, M3P
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] Comb-drive III-nitride micro mirror fabricated by fast atom beam etching (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Sasaki, T. Wu, F. Hu, K. Hane
  • 学会等名: The 16th Int. Conf. Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, M3P
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] Nanoscale epitaxial growth of GaN on freestanding circular GaN graitng (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, F. Hu, K. Hane
  • 学会等名: Proc. Optical MEMS and Nanophotonics
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2010-08-11
• [学会発表] GaN pitch-variable grating fabricated on Si substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sameshima, T. Tanae, K. Hane
  • 学会等名: Proc. Optical MEMS and Nanophotonics
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2010-08-10
• [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. Power MEMS 2008+ microEMS2008
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-11-10
• [図書] 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