サブバンド間遷移多重量子井戸の結晶成長と1.55μm帯超高速電界吸収型光変調器への応用に関する研究

子带间跃迁多量子阱晶体生长研究及其在1.55 μm波段超快电吸收光调制器中的应用

基本信息

批准号：
03F03775
负责人：
岸野克巳
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、量子井戸における量子準位間遷移(ISBT)を利用した超高速光変調器の開発を目的とし、GaN/AlGaN/AlNステップ量子井戸のStark効果による電界吸収変調を検証することを目指している。本年度の研究では、20周期のステップ量子井戸を有する変調器構造を分子線エピタキシー(MBE)法で作製し、共同研究を行っているスウェーデンのKTHにおいてマルチパス導波路型変調器構造のデバイス加工を行った。量子井戸をAlGaNでクラッドした単純なデバイス構造では、リーク電流が大きく、デバイス動作の検証が困難であることが見出された。そこでAlN多重中間層の導入による貫通転位の低減を試みたところ、リーク電流の抑制効果が観測された。さらなる貫通転位の低減を目的とし、KTHにおいて有機金属気相堆積法(MOCVD)法で成長した高品質GaNテンプレート上にMBE法でAlN多重中間層と量子井戸構造を成長するための結晶成長実験を実施中である。井戸層と障壁層界面における相互拡散を考慮した電界変調デバイスの理論解析を行ったところ、相互拡散によってStark効果が著しく減少することがわかった。これに対して、相互拡散を考慮した新しい設計指針を開発し、相互拡散の存在する系においても大きなStark効果を実現するデバイス構造を理論的に示すことに成功した。また、InP基板上の高In組成InGaAs/AlAs系量子井戸構造に対する理論解析も行った。上智大学で作製したGaN/AlN系全光変調器デバイス、GaN/AlN系1.55〓m帯ISBT受光デバイス、高In組成InN/InGaN量子井戸における光学遷移波長や熱効果に対する実験値と理論解析の比較検討を行った。また、スウェーデンとの共同研究として、Chalmers大学とはMBE成長した窒化物量子井戸の理論解析と評価、KTHとは表面プラズモン導波路用材料の評価研究を行った。

这项研究旨在开发超高的光学调节器，以在量子井中利用量子道级过渡（ISBT），并旨在验证由Gan/Algan/Algan/Aln台阶量子量井的严重效应引起的电吸附调制。在今年的研究中，使用分子束外延（MBE）方法制造了具有20个周期步骤量子井的调节剂结构，并在瑞典的KTH上进行了多径波导调制器结构的设备处理，并进行了协作研究。已经发现，一个简单的设备结构，其中量子井与Algan具有较大的泄漏电流，并且很难验证设备操作。因此，当我们尝试通过引入ALN多个中间层来减少螺纹位错时，我们观察到抑制泄漏电流的效果。为了进一步减少螺纹错位，目前正在进行晶体生长实验，以在KTH上使用金属有机金属蒸气沉积（MOCVD）方法生长的MBE方法在高质量的GAN模板上生长多个ALN的多个中间层和量子井结构。考虑到井层和屏障层界面处扩散的电场调制设备的理论分析表明，相互扩散显着降低了Stark的效果。作为响应，制定了新的设计指南，这些指南涉及相互扩散，并在理论上成功地显示了一个设备结构，即使在存在相互扩散的系统中，也能够达到巨大的鲜明效果。另外，对INP底物上的高加入组成INGAAS/ALAS量子井结构进行了理论分析。我们比较了在Sophia University，GAN/ALN 1.55万Band ISBT ISBT光感受器设备以及高基因组合物Inn/Ingan量子量井的GAN/ALN全光调制器设备中的光学过渡波长和热效应的实验值和理论分析。此外，查尔默斯大学（Chalmers University）与瑞典合作进行了MBE生长的氮化物量子井的理论分析和评估，KTH评估了表面等离子体波导的材料。