オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の研究

片上光互连薄膜光集成器件研究

• 批准号: 13J08092
• 负责人: 李 智恩
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 2014
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08092/
• 关键词: Si上III-V族薄膜光集積素子; BCBを介した異種基板貼付; III-V族化合物半導体細線導波路; 多重量子井戸無秩序化; III-V族化合物半導体幅広導波路; 低損失GaInAsP細線導波路; 低損失GaInAsP幅広導波路; 薄膜光集積回路; 光インターコネクション; Butt-joint regrowth法; Quantum-well intermixing

オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の実現のため、下記に取り込んだ。1. 低損失化合物導波路作製法の検証(1)Si/GalnAsPの異種基板貼付プロセスの確立 :貼付前のBCB前熱処理時間を延長することでvoid-freeの良好な貼付界面及び大面積の貼付を達成した。(2)GalnAsP細線導波路作製法の確立 :小型・低損失曲げ伝搬が可能なSiO_2埋め込み導波路の側壁ラフネスの低減を目的とした、電子線描画条件及びエッチングのプロセス条件を改良することで、導波路の伝搬損失を17dB/cmから4dB/cm(size : 500nm×150nm)まで低減した。(3)GalnAsP幅広導波路作製法の確立 :導波路の幅をレーザのコア幅程度に広くすることにより結合損失及び伝搬損失が低減可能な幅広導波路を作製し、導波路損失を2dB/cm(size : 2500nm×150nm)まで低減した。2. レーザ・導波路の集積素子作製法の検証(1)集積モデルの構造設計 :レーザと導波路の結合部を光モード分布差の少ない幅広構造とすることで結合損失が0.1dB以下(反射戻り光-40dB以下)、曲げ部分の半径を5μm以下とすることで曲げ損失が0.1dB以下となる集積構造を設計した。(2)多重量子井戸無秩序化を用いた集積法の確立 :点欠陥を多く含むSiO_2マスクと高膜質のSiO_2保護層を導入した新しい多重量子井戸無秩序化プロセスを用いることにより、高いPL発光強度を維持しつつ、能動領域と受動領域のPLピーク波長の差を95nm(57meV)まで、拡大することに成功した。(3)集積素子の作製・評価 :多重量子井戸無秩序化を施した後、レーザ作製プロセス及び導波路作製プロセスを応用し薄膜レーザ・導波路の集積素子を作製することまで成功した。しかし、予定より遅れたため現在評価は行われていない。

为了实现用于芯片光学接线的膜光学整合元件，下面已合并。 1。验证低损耗的复合波导制造方法（1）建立用于应用Si/Galnasp的不同类型的底物的过程：通过在应用前延长BCB的热处理时间，实现了良好的无效涂层界面和大面积粘附。 （2）建立GalNASP薄导线波导制造方法：通过改善电子束图条件和蚀刻过程条件，旨在减少能够嵌入的波导的侧壁粗糙度，能够减少弯曲弯曲的弯曲弯曲，从17 db/cm/cm db/cm（4 db/cm）（500 nm）（500 nm）（500 nm）（500 nm）（500 nm）。 （3）建立GalNASP宽波导制造方法：通过将波导的宽度扩大到激光的核心宽度，可以制造出一种宽波导，可以减少耦合损失和传播损失，并将波导损失减少到2DB/CM（尺寸：2500nm x 150nm）。 2。验证用于制造激光和波导的集成元件的方法（1）集成模型的结构设计：通过使激光器和波导的耦合部分在光学模式分布中差异很小，耦合损失损失为0.1 db或更少（反射返回光是40 db或更少），而不是bland the the the the cort of the the Magiion n 0.或更少。 （2）建立一种使用多个量子井疾病的集成方法：通过使用一个新的多功能良好无序过程，其中SIO_2掩码包含许多点缺陷和高质量的SIO_2保护层，我们能够成功地扩展活跃和被动区域之间的PL峰值差异，并保持95 nm的峰值（57 nm）（57 MEV）。 （3）集成设备的制造和评估：通过应用激光制造和波导制造工艺成功制造了薄膜激光器和波导的集成装置后，用于薄膜激光和波导的集成设备。但是，目前没有评估，因为它被延迟了。

项目成果

Thermal analysis of lateral-current-injection membrane distributed feedback laser.

横向电流注入膜分布式反馈激光器的热分析。

• DOI: 10.1109/jqe.2014.2309700
• 发表时间: 2014
• 期刊: IEEE Journal of Quantum Electronics
• 影响因子: 2.5
• 作者: K. Doi;T. Shindo;J. Lee;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

SiO_2 Protection Thickness Dependence of Bandgap Wavelength Shift in Quantum-well Intermixing for InP-based Membrane Photonic Integration on Si

Si 上 InP 基薄膜光子集成量子阱混合中 SiO_2 保护厚度对带隙波长偏移的依赖性

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Doi;T. Shindo;J. Lee;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai;Jieun Lee
• 通讯作者: Jieun Lee

Sub-milliampere threshold operation of butt-jointed built-in membrane DFB laser bonded on Si substrate.

激光粘合在硅基板上的对接内置膜 DFB 的亚毫安阈值操作。

• DOI: 10.1364/oe.23.007771
• 发表时间: 2015
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: D. Inoue;J. Lee;T. Hiratani;Y. Atsuji;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

Thermal properties of lateral-current-injection semiconductor membrane Fabry-Perot laser under continuous-wave operation.

连续波操作下横向电流注入半导体膜法布里-珀罗激光器的热特性。

• DOI: 10.7567/jjap.54.042701
• 发表时间: 2015
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Hiratani;K. Doi;J. Lee;D. Inoue;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

Room-temperature continuous-wave operation of GaInAsP/InP lateral-current-injection membrane laser bonded on Si substrate.

GaInAsP/InP 横向电流注入膜激光键合在 Si 衬底上的室温连续波操作。

• DOI: 10.7567/apex.7.072701
• 发表时间: 2014
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: D. Inoue;J. Lee;K. Doi;T. Hiratani;Y. Atsuji;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai