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2008 年度 実績報告書

ナノ結晶シリコンの高密度形成法と光機能素子への応用技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20560316
研究機関群馬大学

研究代表者

花泉 修  群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80183911)

研究分担者 三浦 健太  群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40396651)
キーワードナノ結晶シリコン / イオン注入 / フォトニック結晶 / 光デバイス
研究概要

本研究では、エアホール型二次元フォトニック結晶とsiイオン注入を用いた新規光導波路の実現を目標としている。基板面に平行な方向に対しては、二次元フォトニック結晶によるフォトニックバンドギャップ効果を利用し、放射損失が限りなくゼロに近い強い光閉じ込め作用を狙い、基板面に垂直な方向に対しては、Siイオン注入により形成される滑らかな屈折率分布により緩やかな光閉じ込めを図る。特に、基板面に垂直な方向に対しては、Siイオン注入時のイオン照射エネルギーと照射濃度を調節することにより屈折率分布を制御することができ、光ファイバとの結合が容易となる大きなスポットサイズを、低損失で実現可能となる。
今回は、まず、原子力研究開発機構の協力の下、熱酸化によりSi基板上に形成されたSiO2膜に対し、照射エネルギー80keV、照射量1×1017ions/cm2の条件下で室温にてSiイオン注入を行った。その後、イオン注入時のダメージ回復のため、700℃で20分間のアニールを行った。次に、電子ビーム描画及びECRプラズマエッチングにより二次元フォトニック結晶を加工した。エッチング後の試料表面の原子力間顕微鏡観察により、ほぼ狙い通りのエアホールパターンが形成されていることを確認した。エアホールの直径は466nm(設計値465nm)、周期666nm(設計値664nm)であった。本試料の動作波長は、長距離光ファイバ通信用の1.55μmと設定している。以上の結果より、Siイオン注入及び二次元フォトニック結晶加工を施した試料の作製に成功したため、現在、光導波特性の評価を行っている段階である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Fabrication of ultraviolet-light emitting Si/SiO2 multilayered films using radio-frequency magnetron sputtering and high-temperature annealing2008

    • 著者名/発表者名
      K. Miura, Y. Kato, H. Hoshino, and O. Hanaizumi
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 516

      ページ: 7732-7734

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of blue-light emission from tantalum oxide films deposited by radio-frequency magnetron sputtering2008

    • 著者名/発表者名
      K. Miura, H. Miyazaki, and O. Hanaizumi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics E91-C

      ページ: 1669-1672

    • 査読あり
  • [学会発表] A new approach to simple and easy FDTD method for triangular lattice photonic crystals2009

    • 著者名/発表者名
      アマラチュクウメイニ,三浦健太,花泉修
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] Modified FDTD method for triangular lattice photonic crystals2008

    • 著者名/発表者名
      アマラチュクウメイニ,三浦健太,花泉修
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-12-19
  • [学会発表] Fabrication of blue-light emitting tantalum oxide films by radio-frequency sputtering2008

    • 著者名/発表者名
      K. Miura, H. Miyazaki, and O.Hanaizumi
    • 学会等名
      IEEE Photonics Global@Singapore
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2008-12-10
  • [学会発表] SiO2媒質中に分散形成されたナノ結晶シリコンが実現する青色発光体2008

    • 著者名/発表者名
      三浦健太,花泉修,山本春也,高野勝昌,杉本雅樹,吉川正人
    • 学会等名
      第3回高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎
    • 年月日
      2008-10-09
  • [学会発表] Improvement of emission efficiency of Si:SiO2 sputtered films byintroducing two-dimensional periodic structures2008

    • 著者名/発表者名
      K. Miura, T. Hayakawa, and O. Hanaizumi
    • 学会等名
      The 6th Intenational Conference on Optics-Photonics Design and Fabrication (ODF'08)
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2008-06-10

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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