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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究旨在开发具有原始功能的新设备，这些设备无法通过将微电机电系统（MEMS）技术与包含半导体量子点（QDS）相结合的现有设备获得，这些技术（PC）在通信波长频段中发出光线。今年，通过使用锑（SB）作为表面活性剂，我们建立了一种技术，用于在通信波长频段中形成具有发射波长的高密度和高质量的INAS QD，并且我们已经成功地在1.3UM频段中执行了激光振荡。今年，我们使用了质量可实现的金属有机蒸气相生长（MOCVD方法），并着重于建立技术来形成在GAAS基板上发出1.3UM的QD的技术，GAAS基板比常用的INP底物便宜，并在制造激光器上便宜。到目前为止，GAAS基板上基于QD的激光的振荡波长为世界上最长的波长1.28UM。这是因为由于上覆层层的高温嵌入而引起的波长转移以及在此波长带中制造高质量高密度QD的难度。因此，为了使振荡波长高达1.3UM通信波长，我们已经建立了使用SB作为表面活性剂形成INAS/SB/SB：GAAS QD的技术，并在世界上首次使用MOCVD方法成功地使用了1.3UM bland仪。到目前为止，已经实现了结果，可以说，可以实现高质量，高密度QD和光子晶体制造技术，以进行这项研究，从而导致光学通信波长频段中的激光振荡。将来，我们将开发新的功能元素，这些功能元素在过去三年中建立的基于QD编队技术和PC制造技术的MEMS结合。