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2007 年度 実績報告書

SOI導波路上単一モード半導体薄膜レーザに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19760231
研究機関東京工業大学

研究代表者

丸山 武男  東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (60345379)

キーワード半導体レーザ / 集積レーザ / SOI / シリコンフォトニクス / 光集積回路 / 分布帰還形レーザ / ウエハボンディング / 光導波路
研究概要

チップ間光インターコネクションを行うためには、電子デバイスと光デバイスとをチップ内に集積する必要があり、そのための技術開発が急務となる。本研究は、これまで半導体レーザとして実績のあるIII-V族化合物半導体(GalnAsP/InP)をSOI基板に直接貼り付けることによりシリコンLSI上での集積化に適した単一モード半導体レーザの実現を目指すものである。本年度得られた結果は、
(1)SOI基板上半導体レーザは低熱伝導率材料であるSiO_2を有しているため、放熱特性が悪いと考えられている。今回、リブ導波路構造を有する半導体薄膜レーザを作製し、Si層を放熱層として作用させることで85℃までの高温動作を実現した。これまでのSOI基板上半導体薄膜レーザと比較して、熱特性の改善(最高動作温度T_<max>= 60℃→85℃、しきい値特性温度T_0=22K→64K)に成功した。
(2)半導体薄膜レーザは、薄膜構造のため電流注入構造の作製が困難であり、光励起でのみの動作であった。今回、薄膜(60nm)n-InPクラッド層構造を有するGaInAsP/InP基板をSOI基板に直接貼り付け、横方向電流注入構造pn-LEDを作製した。この素子において整流特性と量子井戸からの自然放出光を確認した。
(3)さらに、上記のLED構造をレーザ構造に拡張して素子を作製した。このとき、薄膜かつ横方向電流注入構造は、薄膜部分でのシート抵抗が大きな問題になると考えられる。今回n-InP層のみを薄膜化したGaInAsP/InP-DFBレーザをSOI基板上に作製した。ストライプ幅25mm、共振器長1mmの素子において室温パルス条件下でレーザ発振を実現し、しきい値電流104mA、発振波長1543nm、副モード抑圧比28dBを得た。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] High T_0 Operation of 1590 nm GaInAsP/InP Quantum-Wire Distributed Feedback lasers by Bragg Waveleength Detuning2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishimoto
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 46

      ページ: 411-413

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strongly Index-Coupled Membrant BH-DFB Lasers Wtih Surface Corrugation Grating2007

    • 著者名/発表者名
      S.Sakamoto
    • 雑誌名

      IEEE J.Select.Topics Quantum Elcctron. 13

      ページ: 1135-1141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-Photoluminesecence Characterizations of GnInAsP/InP Single Quantum Wires Fabricated by Dry Etching and Regrowth2007

    • 著者名/発表者名
      H.Itoh
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 102

      ページ: 093509-1093509-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] D.Plumwongrot Bragg Wavelength Detuning in CaInAsP/InP Distributed Feedback Lasers with Wirelike Active Regions2007

    • 著者名/発表者名
      D, Plumwongrot
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 46

      ページ: 1090-1092

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 85^0C Continuous-Wave Operation of GaInAsP/-Membrane Buried Heterostructure Distributed Feedback Lasers with Polymer Cladding Layer2007

    • 著者名/発表者名
      S.Sakamoto
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys 46

      ページ: 1155-1157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaInAsp/InP membrane Buried Heterostructure Distributed Feedback Laser with Air-Bridge Structure2007

    • 著者名/発表者名
      H.Naitoh
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys 46

      ページ: 1158-1160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Mode Operation of GaInAsP/InP-Membrane Distributed Feedback Lasers Bonded on Silicon-on-Insulator Substrate with Rib-Waveguide Structure2007

    • 著者名/発表者名
      T.Okumura
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys 46

      ページ: 12061208

    • 査読あり
  • [学会発表] 直接貼付法によるSOI基板上注入形GaInAsP/InP DFB リーザ2008

    • 著者名/発表者名
      奥村忠嗣
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2008-03-29
  • [学会発表] C^60含有と非含有EBレジストZEPの重ね塗りによるSi導波路ドラ仁ッチング形状の向上2008

    • 著者名/発表者名
      井上敬太
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2008-03-29
  • [学会発表] 低温現像によるGaInAsP/lnp量子細線構造の線幅ばらつきの低減2008

    • 著者名/発表者名
      プルームウォンロート・タノーム
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2008-03-28
  • [学会発表] GaInAsP/Inp量子井戸構造のRIEプラズマによるPL強度劣化とアニールによる回復2008

    • 著者名/発表者名
      黒川宗高
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2008-03-28
  • [学会発表] Reduction of RIE Induced Damage on Lasing Properties of GaInAsP/InP DQW Lases Fabricated by 2-step Growths2008

    • 著者名/発表者名
      D.Plumwongrot
    • 学会等名
      OPTO 2007
    • 発表場所
      San Jose (USA)
    • 年月日
      2008-01-24
  • [学会発表] Photoluminescence of GaInAsP/InP Single Quantum Wire with Lateral Widths down to 6 nm Fabricated by Dry Etching and Regrowth Process2008

    • 著者名/発表者名
      D.Plumwongrot
    • 学会等名
      OPTO 2007
    • 発表場所
      San Jose (USA)
    • 年月日
      2008-01-21
  • [学会発表] Fabrication of GaInAsP/InP Arbitrary Shaped Low Dimensional Structures,2007

    • 著者名/発表者名
      D.Plumwongrot
    • 学会等名
      MNC 2007
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 年月日
      2007-11-06
  • [学会発表] Observation of RIE Induced Damage on Lasing Properties of GaInAsP/InPMQW Lasers Fabricated by 2-step Growths2007

    • 著者名/発表者名
      D.Plumwongrot
    • 学会等名
      ISCS 2007
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 年月日
      2007-10-18
  • [学会発表] シリコン上レーザ実現への展望2007

    • 著者名/発表者名
      丸山武男
    • 学会等名
      2007年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • 発表場所
      鳥取
    • 年月日
      2007-09-10
  • [学会発表] Wire-length Dependence of Polarization Anisotropy in GaInAsP/InP Quantum-Wire Structures2007

    • 著者名/発表者名
      Dhanorm Plumwongrot
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-07
  • [学会発表] 直接貼付法によるSOI基板上GalhAsP/InP-LED2007

    • 著者名/発表者名
      奥村忠嗣
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-07
  • [学会発表] 2段階OMVPE成長GalnAsP/InP量子井戸トーザにおけるRIEプラズマ損傷とその低減2007

    • 著者名/発表者名
      黒川宗高
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-07
  • [学会発表] GaInAsP/InP Membrane DFB Lasers Dricetly Boded on SOI Substrate with Rib-Waveguide Structure2007

    • 著者名/発表者名
      T.Maruyama
    • 学会等名
      OECC/IOOC 2007
    • 発表場所
      Yokohama (Japan)
    • 年月日
      2007-07-12
  • [学会発表] エアブリッジ構造を用いたGalnAsP/InP半導体薄膜BH-DFBレーザ2007

    • 著者名/発表者名
      内藤秀幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-06-29
  • [学会発表] Fundamental-Mode Operation of GaInAsp/InP membrane DFB Lasers Bonded on SOI Substrate and Its Waveguide Integration2007

    • 著者名/発表者名
      T.Okumura
    • 学会等名
      IPRM 2007
    • 発表場所
      Matsue(Japan)
    • 年月日
      2007-05-15
  • [学会発表] Inproved Temperature Dependence of GaInAsP/InP DFB Lasers with Wirelike Active Regions by Bragg Wavelength Detuning2007

    • 著者名/発表者名
      D.Plumwongrot
    • 学会等名
      IPRM 2007
    • 発表場所
      Matsue(Japan)
    • 年月日
      2007-05-15
  • [学会発表] 80^0C CW Opteration of GaInAsP/InP membrane BH-DFB Laser with Air-Bridge Structure2007

    • 著者名/発表者名
      H.Naitoh
    • 学会等名
      IPRM 2007
    • 発表場所
      Matsue(Japan)
    • 年月日
      2007-05-15
  • [学会発表] Photoluminescence of GaInAsP/InP Single Quantum Wire with Lateral Widths down to 6 nm Fabricated by Dry Etching and Regrowth2007

    • 著者名/発表者名
      H.Itoh
    • 学会等名
      CLEO/QELS 2007
    • 発表場所
      Baltimore(USA)
    • 年月日
      2007-05-10

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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