ハイブリッドシリコン集積回路による光通信用送信サブシステム構築に関する研究

シリコンプラットフォーム上に化合物半導体レーザを集積化する技術として、申請者が提案したハイブリッド集積の方法である「InP－シリコン基板の作製とその基板上での結晶成長、プロセス」を用いて光通信用送信サブシステム構築を目指した研究である。この方法は、シリコン基板に膜厚1μm程度のInP薄膜を親水性直接貼付けし、このInP－シリコン基板に有機金属気相成長による化合物半導体の結晶成長を行い、デバイスプロセスを行うことによりハイブリッド集積を実現するものである。令和4年度においては、シリコン基板上半導体レーザのボイドによるしきい値電流に対する検討を行った。親水性直接貼付けによってInP薄膜とシリコン基板を貼り付けした場合、水によってその界面に気泡・ボイドが表れ、このボイドによって導波路内を伝搬する光の散乱が生じ、半導体レーザのしきい値電流が増加することが考えられる。このボイドを含めた光伝搬をシミュレーションし、光の散乱損失係数を求め、そしてボイドを含めたレーザのしきい値電流の数値計算を行った。また昨年度に引き続きシリコン基板上半導体レーザにおいて歪量子井戸構造を導入したレーザの発振特性に関する研究を行った。シリコン基板上とInP基板上に井戸層の歪量を変化した半導体レーザを結晶成長し、それぞれの基板においてそのしきい値が最低となる歪量が異なることを把握した。この結果は本手法によるシリコン基板上半導体レーザの発振波長の制御を行う上で必要な実験結果と考えられる。

シリコンプラットフォーム上に化合物半導体レーザを集積化する技術として、申請者が提案したハイブリッド集積の方法である「InP－シリコン基板の作製とその基板上での結晶成長、プロセス」を用いて光通信用送信サブシステム構築を目指した研究である。この方法は、シリコン基板に膜厚1μm程度のInP薄膜を親水性直接貼付けし、このInP－シリコン基板に有機金属気相成長による化合物半導体の結晶成長を行い、デバイスプロセスを行うことによりハイブリッド集積を実現するものである。令和4年度においては、シリコン基板上半導体レーザのボイドによるしきい値電流に対する検討を行った。親水性直接貼付けによってInP薄膜とシリコン基板を貼り付けした場合、水によってその界面に気泡・ボイドが表れ、このボイドによって導波路内を伝搬する光の散乱が生じ、半導体レーザのしきい値電流が増加することが考えられる。このボイドを含めた光伝搬をシミュレーションし、光の散乱損失係数を求め、そしてボイドを含めたレーザのしきい値電流の数値計算を行った。また昨年度に引き続きシリコン基板上半導体レーザにおいて歪量子井戸構造を導入したレーザの発振特性に関する研究を行った。シリコン基板上とInP基板上に井戸層の歪量を変化した半導体レーザを結晶成長し、それぞれの基板においてそのしきい値が最低となる歪量が異なることを把握した。この結果は本手法によるシリコン基板上半導体レーザの発振波長の制御を行う上で必要な実験結果と考えられる。