超広波長帯・超高速多重量子井戸光変調デバイス

超宽波段/超高速多量子阱光调制器件

• 批准号: 13026209
• 负责人: 荒川 太郎
• 金额: $ 42.24万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13026209/
• 关键词: 光制御デバイス; 光変調器; 光スイッチ; ポテンシャル制御量子井戸; 5層非対称結合量子井戸; 分子線エピタキシー法; ECRドライエッチング; 5層非対称系結合量子井戸; MEE法

本研究では,ポテンシャル制御量子井戸の一つである5層非対称結合量子井戸(FACQW)の作製およびFACQWを用いた超広波長帯・超高速光変調デバイスの実現を目指している.3年間の本格研究活動の最終年度にあたる本年度は,以下の成果を得た.1.GaAs/AlGaAs-FACQW位相変調器構造の作製と電界誘起屈折率変化特性の評価GaAs/AlGaAs-FACQWを光導波路に用いた位相変調器構造を作製し,ファブリー・ペロー共振法により屈折率変化を測定した.その結果,電界誘起屈折率変化率|Δn/ΔF|が1.2×10^<-4>cm/kVという巨大な屈折率変化が初めて観測された.2.GaAs/AlGaAs-FACQW Mach-Zehnder型光変調器の作製プロセスの確立と評価GaAs/AlGaAs-FACQWを光導波路に用いたMach-Zehnder型光変調器の作製プロセス条件出しを行ない,素子の試作に成功した.また,試作した素子の光導波実験を行ない,光変調を確認した.3.長波長用FACQWの作製および特性評価光通信用長波長帯FACQWの作製を目指し,InP基板上にInGaAs/InAlAs FACQW構造を作製し,光学的評価を行った.フォトルミネセンスによる評価では設計通りの発光が見られたが,明確な光吸収電流ピークの観察には至らなかった.その原因を検討中である.4.STMを用いたFACQW試料の断面観察多重FACQW試料を超高真空中チャンバー内で劈開し,走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて断面観察を行ない,FACQW構造に対応したストライプ像を得ることに成功した.今後,さらに解像度を上げていく必要がある.5.光制御デバイス作製用エッチングプロセスの研究光制御デバイスの作製のため,メタン・水素/酸素交互供給によるGaNのECR-RIEエッチングについて研究し,良好な表面平滑性と端面垂直性を得るためのプロセス条件を確立した.

在这项研究中，我们的目标是制造五层非对称耦合量子阱（FACQW），这是势控量子阱之一，并利用该器件实现超宽波段和超高速光调制器件。今年是我们研究活动的最后一年，我们获得了以下成果： 1. GaAs/AlGaAs-FACQW 相位调制器结构和电场诱导弯曲的制造。折射率变化特性的评估我们使用GaAs/AlGaAs-FACQW作为光波导制作了相位调制器结构，并使用法布里-珀罗共振法测量了折射率变化。结果，我们发现电场引起的折射折射率变化率|Δn/ 首次观察到ΔF为1.2×10^<-4>cm/kV的巨大折射率变化。2.GaAs/AlGaAs-FACQW|马赫曾德尔光调制器制造工艺的建立与评价我们还在原型器件上进行了光波导实验，并确认了光调制。 3.长波长FACQW的制作和特性评估以制作用于光通信的长波长FACQW，InGaAs/InAlAs。制造了FACQW结构并进行了光致发光评估，结果显示其发射了设计的光，但目前正在使用FACQW样品的横截面观察来研究其原因。 STM 在超高真空室中切割多个FACQW样品，并使用扫描隧道显微镜（STM）观察横截面。 ,我们成功获得了与FACQW结构相对应的条纹图像。未来有必要进一步提高分辨率。5.研究了利用交替供氧的GaN的ECR-RIE蚀刻工艺。 ，并建立工艺条件以获得良好的表面光滑度和边缘垂直度。

项目成果

N.Haneji, G.Segami, T.Ide, T.Suzuki, T.Arakawa, K.Tada et al.: "Electron cyclotron Resonance-Reactive Ion Etching of III-V Semiconductors by Cyclic Injection of CH_4/H_2/Ar and O_2 with Constant Ar Flow"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6B. 3958-3961 (2003)

N.Haneji、G.Segami、T.Ide、T.Suzuki、T.Arakawa、K.Tada 等人：“通过循环注入 CH_4/H_2/Ar 和 III-V 半导体的电子回旋共振反应离子蚀刻”恒定 Ar 流量下的 O_2”Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6B. 3958-3961 (2003)

T.Arakawa, K.Tada, R.Iino, T.Suzuki, J.H.Noh, et al.: "Electrorefractive Properties of Modified Five-Layer Asymmetric Coupled Qunatum Well (FACQW)"Abstracts of 4^<th> International Conference on Low Dimensional Structures and Devices (LDSD 2002). TuO-7 (2

T.Arakawa，K.Tada，R.Iino，T.Suzuki，J.H.Noh，等：“改进的五层不对称耦合量子阱（FACQW）的电折射特性”第4届国际低温会议摘要

Kunio Tada, Taro Arakawa, Joo-Hyong Noh, et al.: "Ultra-Wideband Ultra-Fast Quantum Well Optical Modulators (Invited)"Technical Digest of 7^<th> Optoelectronics and Communication Conference (OECC 2002). 516-517 (2002)

Kunio Tada、Taro Arakawa、Joo-Hyong Noh等人：“超宽带超快量子阱光调制器（特邀）”第七届光电子与通信会议技术文摘（OECC 2002）。

J.-H.Noh, S.Hasegawa, T.Suzuki, T.Arakawa, K.Tada et al.: "Migration Enhanced Epitaxy (MEE) Growth of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well (FACQW) and Its Cross-sectional STM Observation"Physica E. (To Appear). (2004)

J.-H.Noh、S.Hasekawa、T.Suzuki、T.Arakawa、K.Tada 等人：“五层不对称耦合量子阱 (FACQW) 的迁移增强外延 (MEE) 生长及其横截面

K.Tada, T.Arakawa, J.-H.Noh, T.Suzuki: "Wideband and Low Voltage Waveguide Modulators with Asymmetric Coupled QWs beyond 40 Gb/s"2001 IEEE/LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. 1. 38-39 (2001)

K.Tada、T.Arakawa、J.-H.Noh、T.Suzuki：“具有超过 40 Gb/s 的非对称耦合 QW 的宽带和低压波导调制器”2001 IEEE/LEOS 年会会议记录。