2019 Fiscal Year Research-status Report
新規構造半導体レーザの高温動作メカニズムの解明と光電子融合集積回路への応用
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19K15056
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
松本 敦 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 研究員 (30580188)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 半導体レーザ / 光集積回路 / IID-QDI / 量子ドット / モノリシック集積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の通信システムでは光集積回路とLSI等を融合集積したICTハードウェアを用いた高速大容量通信技術が必要不可欠となっている。本研究課題では、これを実現するのに重要な課題の一つである高温環境下においても高性能な光集積回路の実現を目指している。量子構造、特に量子ドット構造を有する半導体光デバイスにイオンを注入し、急速加熱処理を加えることでその組成が変化し、温度特性が極めて向上することを本研究課題申請者は見出してきた（IID-QDI技術：Ion-implantation Induced Disordering Quantum Dot Intermixing）。
本研究課題におけるR1年度では、シミュレーション解析などを用いて理論的側面からこのIID-QDI技術の物理的な挙動を考察し、その物理現象の一端を明らかにした。量子ドット構造を有する光デバイスにこのIID-QDI技術を用いると、半導体の組成が変化することで、量子構造そのものの変化に至り、それによって量子構造内の電子と光の相互作用が高温時に有利に働くといったことである。これは今後、量子構造を有する光集積回路の高温動作可能の実現に非常に有用であると考えている。またこの技術で用いているイオンの種別を変化させる（ArやB）ことでどのような特性が得られるか、などの実験を行い、従来よりも温度特性の良い光デバイスの作製・実証が出来た。さらに、微細構造の作製技術の開発を実施し、R2年度以降に計画している光デバイスの作製・実験に向けて準備も整えつつある。これらの研究成果は半導体レーザ等、レーザに関連する研究をメインとした国際会議で最高峰の会議であるCLEO2019や、国内会議などで研究成果発表を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R1年度の段階で、本研究課題の進捗状況はおおむね順調であると考えている。R１年度では、半導体レーザ等、レーザに関連する研究をメインとした国際会議で最高峰の会議であるCLEO2019に投稿・採択され、国内会議では応用物理学会2020春の全国大会で成果を発表し、また日刊工業新聞に本研究課題で検討しているIID-QDI技術に関連する内容で記事が掲載されるなど、順調に研究成果を出し、発表することが出来た。本研究開発課題が順調に進捗していることを表していると考えている（上記の成果発表は別途記載）。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、引き続き研究計画調書に記載した内容（【１ 研究目的、研究方法など（つづき）】 内の【本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとしているのか】の箇所）の点を引き続き研究していく計画である。
「IID-QDI 技術を用いたQD-LDの温度特性向上の物理的要因の解明」に関しては電子顕微鏡による観察や化学分析などを実施し、上記の課題に関して物理的要因についてさらに検討を進める。「結晶成長への応用・汎用化」に関しては、引き続き本技術IID-QDIにより作製したLDと本技術を用いずに作製したLDの温度特性の相違点を考慮しながら、実験を続ける。「微細構造を装荷したQD-LDによる温度無依存化」について、微細構造の作製技術が出来つつある状況であるので、その構造を装荷したQD-LDの作製を計画している。「温度依存性の極めて小さいヘテロジニアス集積PICの実証」については来年度の実施を考えている。
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| Causes of Carryover |
R1年度の計画では電子顕微鏡を用いて作製した光デバイスの断面の微細構造を観察するための費用や、新たなサンプル作製のための費用などを予定していたものの、シミュレーション解析を用いた理論的側面からのアプローチによる研究が上手く進捗し、また手元にあったサンプルを使用した実験もまた上手く進捗し、種々の実験データや成果が得られるような状況であった。そのため、計画していた分析や新たなサンプル作製はR2年度に実施することとした。
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