半導体量子ドット・フォトニック結晶とMEMSの融合による新素子開発

通过半导体量子点、光子晶体和MEMS的融合开发新器件

• 批准号: 04F04791
• 负责人: 荒川 泰彦
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04791/
• 关键词: 量子ドット; MEMS; フォトニック結晶; 光通信波長; MOCVD; 微小共振器; MOCVD法; 光通信波長帯; 半導体レーザ; 高密度化; アンチモン

本研究は、微小電気機械システム(MEMS)技術と通信波長帯で発光する半導体量子ドット(QD)を内包するフォトニック結晶(PC)を融合することで既存の素子では得られない独創的な機能を持つ新素子の開発を目的としている。本年度はアンチモン(Sb)をサーファクタントに用いることで、通信波長帯に発光波長をもつ高密度かつ高品質なInAs QDの形成技術を確立し、1.3um帯でレーザ発振に成功したので報告する。本年度は、量産可能な有機金属気相成長法(MOCVD法)を用い、一般的に用いられているInP基板に比べて安価なGaAs基板上に1.3umで発光するQDの形成技術の確立およびレーザの作製に集中した。これまで、GaAs基板上でのQDベースのレーザの発振波長は1.28umが世界最長波長であった。これは、上部クラッド層の高温埋め込みによる波長の短波長シフトと、高品質な高密度QDをこの波長帯で作製することが困難であったためである。そこで我々は通信波長帯1.3umまで発振波長を長波長化するために、Sbをサーファクタントに用いてInAs/Sb : GaAs QDの形成技術を確立し、世界で初めてMOCVD法で1.3um帯のレーザの作製に成功した。これまでの成果により本研究の遂行に必要な、光通信波長帯のレーザ発振にまで至る高品質、高密度なQDとフォトニック結晶作製技術がそろったといえる。今後、この3年で確立したQD形成技術およびPC作製技術を基にMEMSを組み合わせた新機能素子開発を行う。

这项研究将微机电系统（MEMS）技术和含有半导体量子点（QD）的光子晶体（PC）相结合，在通信波长带内发射光，以创造现有设备无法获得的原始功能，目的是开发新设备。今年，我们将报告，通过使用锑（Sb）作为表面活性剂，我们建立了一种形成高密度、高质量InAs QD的技术，其发射波长在通信波段，并成功实现了在通信波段的激光振荡。 1.3um波段。今年，我们将建立一种技术，使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，在比常用的InP衬底更便宜的GaAs衬底上形成发射1.3微米光的QD，并且可以进行批量生产。关于 的生产。迄今为止，世界上基于 GaAs 基板的 QD 激光器的最长振荡波长为 1.28 um。这是由于上包层的高温嵌入导致波长向更短波长偏移，并且在该波长带内难以生产高质量、高密度的量子点。因此，为了将振荡波长扩展到1.3μm通信波段，我们建立了以Sb作为表面活性剂形成InAs/Sb：GaAs量子点的技术，并在世界上第一个开发了1.3μm的激光器。 um带采用MOCVD方法制作成功。基于迄今为止取得的成果，我们现在可以说，我们拥有开展这项研究所需的高质量、高密度量子点和光子晶体制造技术，包括光通信波段的激光振荡。未来，我们将基于过去三年建立的QD形成技术和PC制造技术，开发结合MEMS的新型功能器件。

项目成果

High density InAs/GaAs quantum dots with enhanced photoluminescence intensity using antimony surfactant-mediated metal organic chemical vapor deposition

使用锑表面活性剂介导的金属有机化学气相沉积增强光致发光强度的高密度 InAs/GaAs 量子点

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics Letters 89
• 作者: D.Guimard;M.Nishioka;S.Tsukamoto;Y.Arakawa
• 通讯作者: Y.Arakawa