窒化物半導体量子構造に基づくサブバンド間遷移機能光デバイスの研究

基于氮化物半导体量子结构的子带间跃迁函数光学器件研究

基本信息

批准号：
17656023
负责人：
中野義昭
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、(1)MOVPEによるGaN/AIN単原子層急峻ヘテロ界面の形成MOVPEでは、成長が1100度以上の高温で行われること、原料ガスの対流が生じること、ガス切り替え時にそれまでの原料ガスが残留することを主因として界面のボケが生じ、サブバンド間遷移波長の短波長化を阻害する。中でも高温成長の問題が大きい本研究では、III族原料のパルスインジェクションという新たな技術を開発し、高品質なAINをMOVPEとしては画期的な800度で成長することに成功した。平成18年度は、同じパルスインジェクションでGaNを成長する条件を確立し、単原子層急峻ヘテロ界面を有すると考えられるGaN/AIN多重量子井戸構造の形成を実際に行った。(2)窒化物半導体多層構造のハイメサ導波路加工平成18年度は、AINの加工に際しドライ加工後にウェット加工を追加する方式を導入し、非常に良好なストライプ導波路を得ることに成功した。特にストライプ導波路側面平滑性の格段の改善によって、これまで作製が困難であったリッジ型導波路を実現した。具体的には、ドライ加工におけるAINのダメージ層をTMAHまたはKOHで取り除く。ただしGaNがこの溶液ではほとんどエッチングされることがないため、ハイメサ型導波路において良好な側面を得るには、いま少しの研究が必要な状況である。(3)相互吸収変調型超高速全光スイッチの試作実際にこの技術を使用してデバイスを作製し、動作確認を行った。現状では成長装置の問題から動作の低エネルギー化を実現するまでには至っていないが、AINを緩衝膜とした構造で初めてリッジ導波路における動作を実現し、吸収の生じないTEモードにおいて素子の長さに対して損失がほとんど変化していない結果を得た。

本研究的目的是（1）通过MOVPE在GaN/AlN单原子层中形成陡峭的异质界面。在MOVPE中，生长在1100度或更高的高温下进行，源气体发生对流，并且模糊界面发生的主要原因是残留的原料气体，抑制了子带间跃迁波长的缩短。在这项高温生长问题尤为突出的研究中，我们开发了一种名为 III 族原材料脉冲注射的新技术，并成功在 800 度下生长出高质量的 AIN，这对于 MOVPE 来说是革命性的。 2006年，我们建立了使用相同脉冲注入生长GaN的条件，并实际形成了GaN/AlN多量子阱结构，该结构被认为具有陡峭的单原子层异质界面。 (2)氮化物半导体多层结构高台面波导的加工2006年，我们推出了在加工AIN时在干式加工后添加湿式加工的方法，成功地获得了非常好的条纹波导。特别是，通过显着提高条纹波导的侧面平滑度，我们实现了以前难以制造的脊型波导。具体而言，使用TMAH或KOH去除干法处理期间受损的AlN层。然而，由于 GaN 在此解决方案中几乎不会被蚀刻，因此需要进行更多研究才能在高台面波导中获得良好的轮廓。 (3) 互吸收调制型超高速全光开关的试制我们利用该技术实际制作了装置，并确认了其动作。目前，由于生长设备的问题，还无法实现低能量运行，但我们首次实现了脊形波导中的运行，采用AlN作为缓冲膜的结构，以及长度器件在没有发生吸收的TE模式下被减小，结果表明损耗几乎没有变化。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A1N/GaN-MQWサブバンド間遷移スイッチの吸収飽和特性改善に向けた導波路作製の検討 (Waveguide fabrication for improvement of saturation efficiency in A1N/GaN MQW ISBT switch device)

用于提高 A1N/GaN MQW ISBT 开关器件饱和效率的波导制造

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
第54回応用物理学関係連合講演会 30p-SG-2
影响因子：
0
作者：
清水俊匡;飯塚紀夫;杉山正和;中野義昭
通讯作者：
中野義昭

Inductively coupled plasma etching of AIN-based waveguide structure for the measurement of intersubband transition by A1N/GaN multiple quantum wells

基于 AIN 的波导结构的电感耦合等离子体蚀刻，用于测量 AlN/GaN 多量子阱的子带间跃迁

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Extended Abstracts of the 25th Electronic Materials Symposium B17
影响因子：
0
作者：
Toshimasa Shimizu;Jung Seung Yang;Chaiyasit Kumtornkittikul;Masakazu Sugiyama;Yukihiro Shimogaki;Yoshiaki Nakano
通讯作者：
Yoshiaki Nakano

ISBTスイッチング実現に向けたICPエッチングによるAINベース導波路作製と吸収測定 (Fabrication of A1N-based waveguides by ICP etching and ISBT absorption measurements)

通过 ICP 蚀刻和 ISBT 吸收测量制造基于 AlN 的波导