フォトニック結晶による自然放出制御に関する研究

利用光子晶体进行自发发射控制的研究

基本信息

批准号：
06J03301
负责人：
高橋重樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究では,まず,斜めエッチング技術のさらなる向上を図るため,プラズマプロセスの数値解析モデルを構築し,理論・実験の両面から検討を行なった.プラズマエッチングにおけるイオンシース長の値は数十μm〜数mmであり,基本的にシースは半導体ウエハ表面に沿って形成されるため斜めエッチングは不可能である.そこで本研究では,イオンシース制御板をウエハ上方に設置し,ウエハ表面に形成されるイオンシースおよびシース電界を直接制御する技術を開発している.この技術を解析するために求めるべき情報は,シース端位置,シース内の電荷分布(イオン軌道),シース内の電位分布,の3つであるが,これらの間には相互依存関係が存在するため,自己無撞着法を適用することによって解を導出することができる.この自己無撞着イオンシース解析法の構築によって,イオンシース制御板の効果を効率的にシミュレーションすることが可能になった.様々な制御板構造,様々なプラズマパラメータのもとで解析を行った結果,本エッチング技術の特徴を定性・定量的に明らかにすることに成功した.また,大面積処理が可能な電界制御板の設計を行い,本技術が工業的にも有用であることを示した.さらに,複数方向のエッチングを同時に行う新たな技術を提案した.これらの技術は,半導体微細加工用に広く普及しているプラズマエッチング装置をそのまま転用でき,あらゆる半導体デバイスにおいて,新たな微細加工法として応用できる可能性を持っている.以上の技術を用い,様々な格子定数で3次元フォトニック結晶を作製した結果,近赤外領域において光通信波長帯を網羅して自在にフォトニックバンドギャップ帯域を制御することにも成功した.

在今年的研究中，我们首先构建了等离子体过程的数值模型，以进一步改善倾斜的蚀刻技术，并从理论和实验方面研究它们。血浆蚀刻中的离子护套长度为几十mm至几毫米，并且鞘基本上沿半导体晶片的表面形成，因此不可能倾斜蚀刻。因此，在这项研究中，我们开发了一项技术，可以直接控制晶圆表面形成的离子鞘和鞘电场。分析该技术要获得的信息是护套边缘的位置，鞘内的电荷分布（离子轨道）以及鞘内的潜在分布。但是，由于它们之间存在相互依赖的关系，因此可以通过应用自洽的方法来得出解决方案。已经构建了这种自洽离子鞘分析方法。可以有效地模拟离子护套控制板的效果。该分析是在各种对照板结构和各种血浆参数下进行的，并且这种蚀刻技术的特征在定性上和定量上揭示了。能够进行大面积加工的电场控制板的设计在工业上也很有用。此外，提出了一种同时在多个方向上进行蚀刻的新技术。这些技术可以用作半导体微加工的广泛等离子体蚀刻装置，并有可能在任何半导体设备中用作新的微加工方法。使用上述技术，用各种晶格常数制造了三维光子晶体，因此，它也成功地自由控制光子带隙频带，涵盖了近红外区域的光学通信波长。