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，首先，为了进一步完善倾斜刻蚀技术，我们构建了等离子体过程的数值分析模型，并从理论和实验两个角度进行了研究。等离子体刻蚀中离子鞘长度的值为几十μm ~ 几毫米，并且由于鞘层基本上是沿着半导体晶片表面形成的，因此不可能对角蚀刻，因此，在本研究中，离子鞘层控制板安装在晶片上方。，我们正在开发一种直接控制在晶片表面形成的离子鞘层和鞘层电场的技术。分析该技术所需的信息是鞘层末端位置、鞘层内的电荷分布（离子轨迹）、鞘层自有它们之间是相互依存的关系，应用自洽方法可以导出解。这种自洽离子鞘层分析方法通过构造这使得有效模拟离子鞘控制板的效果成为可能。通过在各种控制板结构和各种等离子体参数下进行分析，定性和定量地确定了该蚀刻技术的特性，我们还设计了电场。可以处理大面积的控制板，并证明了该技术在工业上的实用性，提出了新技术。这些技术可以直接用于半导体微细加工中广泛使用的等离子体刻蚀设备，并且由于用三维光子晶体制造三维光子晶体，因此有可能成为各种半导体器件的新型微细加工方法。通过改变各种晶格常数，我们成功地自由控制了覆盖近红外区域光通信波长带的光子带隙带。