2014 Fiscal Year Annual Research Report
ドレスト光子によるシリコン広帯域発光・受光デバイス機能の両立発現
| Project/Area Number |
13J00905
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
田中 肇 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | レーザー / ドレスト光子 / 低しきい値化 / シリコン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はドレスト光子によるシリコンレーザーの発振に成功し、そのレーザーの光増幅利得の評価を行った。去年度に我々はSOI基板を材料とした導波路構造を用いることで、シリコンレーザーの発振しきい値電流密度が9.2 A/cm2となることを見出した。この値は従来のダブルへテロ構造を用いた化合物半導体レーザーの1/100程度であり、このしきい値電流密度の大幅な低減を可能にさせたのはこれまで発光しないと考えられてきたシリコンを材料とし、発光原理にドレスト光子を持ち込んだためである。設計した導波路構造の作製は汚染を防ぐためにドライプロセスを中心として、EB描写、ICP-RIE、スパッタリング、プラズマCVD、研磨機、劈開機を用いた。作製された素子は室温25度、波長1.4マイクロメートルにてシングルモードで連続発振をした。しきい値電流密度はIV特性より評価して、40 A/cm2と推定した。実際のしきい値電流密度が設計時のもの（9.2 A/cm2）を上回った理由はリッジ型導波路の壁面は理想的な平坦な物ではないために光が漏れるなどして、加工時の条件に起因する光損失が存在するためであると考えられる。また導波路構造にレーザー光を入射させた状態で三角波電流を注入することにより出射光強度が三角波に対応した増加を示した。この出射光強度による光増幅利得の評価は、光閉じ込め効果の大きな導波路構造を利用したことで初めて成功したものである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度からの研究により得られた知見を積み上げ、今年度は計画以上の成果を挙げた。すなわちシリコンレーザーに関してその作製・動作に関する原理的研究をもとに詳細な設計を行い、それをもとに微細加工を行った結果、既存の半導体レーザーの発振しきい値電流密度の１／３０以下の値を実現した。これは実用上はほぼゼロ閾値といってよく、世界に先駆けた快挙である。また、これらの成果をもとに今後さらに性能を挙げるための考察も進めている。特にこのレーザーが既存のものとは著しく事異なる特徴をもっていることを見出した。以上の業績は原著論文として学術誌に投稿し、すでに掲載許可となっている。その他、学会講演会などで複数の講演をした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
作製したレーザー素子の光学特性は、従来型の化合物半導体を用いたダブルへテロレーザーと異なり、以下の特徴がある1.発振の光子エネルギーが材料固javascript:onTransientSave()有のバンドギャップエネルギーによらず制御可能であること。2.偏光が制御可能であること。今後以上二点についての評価を重ね、従来型のレーザーとは発光原理を異とした新たな特徴を持つ新規発光素子であることを確認し主張する。
|
Research Products
(5 results)
