3次元サグミクロン周期構造中へ活性材料を取り入れる技術と素子応用の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875057
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 花泉 修 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (80183911)
• Keywords: CdS / TEA法 / フォトニック結晶 / InGaAs / InGaAlAs / MQW

Research Abstract

(1)CdSとの複合
CdSは非常に簡便な方法で形成できるため,フォトニック結晶との複合を最初に試みた材料である。まず,収束イオンビーム(FIB)エッチングによりSi/SiO_23Dフォトニック結晶の表面から,面積3μm×9μm,深さ12μmの方形孔を形成する。次にKOH系エッチャントによるSiの選択ウェットエッチングにより,方形孔の壁から5μmの深さまでSiO_2/空気の周期構造を形成し,引き続きTEA法により空隙部分にCdSを取り入れる。TEA法においてサンプルを溶液に浸漬してから引上げて乾燥させるプロセスを2回繰返すことで,CdSの充填率をほぼ100%とすることができた。へき開面に垂直な方向から励起(He-Cdレーザ,λ=325nm)・受光した時のPLスペクトルを測定した結果,ピーク波長は550nm,半値全幅は137nmであった。
(2)InGaAlAs系化合物半導体との複合
まず,InP基板上に形成されたSi/SiO_23Dフォトニック結晶に,ドライエッチングによりInP基板に達する孔を形成する。次に,この領域にInGaAs/InGaAlAs系MQWを選択成長させる。励起用LD光(λ=0.98μm)を先球ファイバで選択エピタキシャル面に垂直(z方向)に照射し,フォトニック結晶中を面内方向に伝搬した自然放出光成分の偏波特性を評価した。TE成分はTM成分に比べてより大きく,ピークの位置は50nm程度短波長側に存在することが分かった。今回のサンプルではフォトニック結晶がない場合は偏波依存性が観測されなかったことから,フォトニック結晶の面内透過率の偏波依存性が反映されたものと考えられる。

Research Products

• [Publications] O.Hanaizumi: "Introducing CdS into two-and three-dimensional photonic crystals"Optical and Quantum Electronics. (in press).
• [Publications] O.Hanaizumi: "Frontiers related with automatic shaping of photonic crystals"IEICE Trans.Electronics. vol.E83-C no.6. 912-919 (2000)
• [Publications] 花泉修: "フォトニック結晶と機能材料の複合技術"電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集. 1. 182-183 (2000)