2012 Fiscal Year Annual Research Report
ナノビーム型光ナノ共振器を用いたゲルマニウムの発光制御とレーザ発振への挑戦
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24686043
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩本 敏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40359667)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / ナノ共振器 / ゲルマニウム / 微小電気機械システム / 歪制御 |
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| Research Abstract |
ゲルマニウムは間接遷移半導体でありながら、そのバンドギャップと直接遷移バンドギャップのエネルギー差が小さいため、シリコンフォトニクス技術で期待される高効率シリコン系発光及び光源を実現できる可能性があることから、近年注目を集めている。本研究では、ナノビーム型フォトニック結晶ナノ共振器を用いて、歪による物性制御とナノ共振器による輻射場制御を融合することにより、ゲルマニウムの直接遷移発光の高効率化を実現することを目指している。
平成24年度には、本研究で提案する微小電気機械システムが集積されたナノビーム型フォトニック結晶ナノ共振器を用いた場合のゲルマニウムの発光特性解析に必要となる、駆動時のナノビームの変位・変形を有限要素法により数値的に解析した。また、微小電気機械システムを集積化したナノビーム型フォトニック結晶ナノ共振器の作製プロセスについても検討を行った。プロセス検討では、基礎実験として、フォトニック結晶作製技術が確立しているGaAsを用いて試作を行い、集積化素子作製時に生じる問題を洗い出すとともに、その解決法を見出した。これは、ゲルマニウム素子にも共通するプロセス技術であり、今後の研究進展において重要である。また、この基礎実験において、微小電気機械システムへの印加電圧変化に伴う、ナノビーム型フォトニック結晶ナノ共振器のQ値の変化から、集積化素子の電気機械動作とそれによるナノ共振器の制御が確認できた。
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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
本研究の目的を達成する基盤技術であるナノビーム型フォトニック結晶ナノ共振器の微小電気機械システムを用いた制御について、GaAsを用いた基礎実験において、その可能性を実証することができた。また、有限要素法を用いたナノビームの変形解析手法もほぼ確立された。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノビームの変形解析に基づき、ゲルマニウムのバンド構造、発光特性の変化を解析する。同時に、24年度に培ったGaAs系での作製プロセス技術に基づき、ゲルマニウムでのプロセス最適化を進め、ゲルマニウムナノビーム構造の作製に取り組む。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
基礎実験としてGaAsを用いた検討を行ったこと、加えて既存設備・材料を有効に利用したことにより、直接経費次年度使用額が生じた。次年度においては、解析に必要なソフトウェアの更新費用や、半導体基板などの材料費および光学評価に必要な各種光学部品の購入に充てる予定である。
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