超広波長帯・超高速多重量子井戸光変調デバイス

超宽波段/超高速多量子阱光调制器件

• 批准号: 13026209
• 负责人: 荒川 太郎
• 金额: $ 42.24万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13026209/
• 关键词: 光制御デバイス; 光変調器; 光スイッチ; ポテンシャル制御量子井戸; 5層非対称結合量子井戸; 分子線エピタキシー法; ECRドライエッチング; 5層非対称系結合量子井戸; MEE法

本研究では,ポテンシャル制御量子井戸の一つである5層非対称結合量子井戸(FACQW)の作製およびFACQWを用いた超広波長帯・超高速光変調デバイスの実現を目指している.3年間の本格研究活動の最終年度にあたる本年度は,以下の成果を得た.1.GaAs/AlGaAs-FACQW位相変調器構造の作製と電界誘起屈折率変化特性の評価GaAs/AlGaAs-FACQWを光導波路に用いた位相変調器構造を作製し,ファブリー・ペロー共振法により屈折率変化を測定した.その結果,電界誘起屈折率変化率|Δn/ΔF|が1.2×10^<-4>cm/kVという巨大な屈折率変化が初めて観測された.2.GaAs/AlGaAs-FACQW Mach-Zehnder型光変調器の作製プロセスの確立と評価GaAs/AlGaAs-FACQWを光導波路に用いたMach-Zehnder型光変調器の作製プロセス条件出しを行ない,素子の試作に成功した.また,試作した素子の光導波実験を行ない,光変調を確認した.3.長波長用FACQWの作製および特性評価光通信用長波長帯FACQWの作製を目指し,InP基板上にInGaAs/InAlAs FACQW構造を作製し,光学的評価を行った.フォトルミネセンスによる評価では設計通りの発光が見られたが,明確な光吸収電流ピークの観察には至らなかった.その原因を検討中である.4.STMを用いたFACQW試料の断面観察多重FACQW試料を超高真空中チャンバー内で劈開し,走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて断面観察を行ない,FACQW構造に対応したストライプ像を得ることに成功した.今後,さらに解像度を上げていく必要がある.5.光制御デバイス作製用エッチングプロセスの研究光制御デバイスの作製のため,メタン・水素/酸素交互供給によるGaNのECR-RIEエッチングについて研究し,良好な表面平滑性と端面垂直性を得るためのプロセス条件を確立した.

This study is aimed at the realization of ultra-high-speed optical modulation in the ultra-high-wavelength band. The final year of this research activity in the past three years is the end of this year. The following results are obtained: 1. The fabrication of GaAs/AlGaAs-FACQW phase modulator structures and the evaluation of electrically-induced refractive index changes in GaAs/AlGaAs-FACQW optical waveguides. As a result, the electrically-induced refractive index changes| Δn/ΔF| 2. <-4>Establishment and evaluation of the operation conditions of GaAs/AlGaAs-FACQW Mach-Zehnder type optical modulators for optical waveguide applications. In addition, the optical waveguide of the elements was tested and the optical modulation was confirmed. 3. Fabrication and characteristic evaluation of long-wavelength FACQW The fabrication of long-wavelength band FACQW for optical communications was aimed at, and the InGaAs/InAlAs FACQW structure was fabricated on an InP substrate, and optical evaluation was carried out. The light absorption current is detected by the light absorption current. 4. FACQW sample cross-section inspection using STM. Multiple FACQW sample ultra-high vacuum vacuum cracking, probe type micro-mirror (STM) cross-section inspection using STM. FACQW structure successfully. In the future, it is necessary to improve the resolution of GaN. 5. Study on the fabrication of GaN by ECR-RIE. Study on the fabrication of GaN by ECR-RIE. Establish the conditions for good surface smoothness and end verticality.

项目成果

N.Haneji, G.Segami, T.Ide, T.Suzuki, T.Arakawa, K.Tada et al.: "Electron cyclotron Resonance-Reactive Ion Etching of III-V Semiconductors by Cyclic Injection of CH_4/H_2/Ar and O_2 with Constant Ar Flow"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6B. 3958-3961 (2003)

N.Haneji、G.Segami、T.Ide、T.Suzuki、T.Arakawa、K.Tada 等人：“通过循环注入 CH_4/H_2/Ar 和 III-V 半导体的电子回旋共振反应离子蚀刻”恒定 Ar 流量下的 O_2”Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6B. 3958-3961 (2003)

J.-H.Noh, S.Hasegawa, T.Suzuki, T.Arakawa, K.Tada et al.: "Migration Enhanced Epitaxy (MEE) Growth of Five-Layer Asymmetric Coupled Quantum Well (FACQW) and Its Cross-sectional STM Observation"Physica E. (To Appear). (2004)

J.-H.Noh、S.Hasekawa、T.Suzuki、T.Arakawa、K.Tada 等人：“五层不对称耦合量子阱 (FACQW) 的迁移增强外延 (MEE) 生长及其横截面

T.Arakawa, K.Tada, R.Iino, T.Suzuki, J.H.Noh, et al.: "Electrorefractive Properties of Modified Five-Layer Asymmetric Coupled Qunatum Well (FACQW)"Abstracts of 4^<th> International Conference on Low Dimensional Structures and Devices (LDSD 2002). TuO-7 (2

T.Arakawa，K.Tada，R.Iino，T.Suzuki，J.H.Noh，等：“改进的五层不对称耦合量子阱（FACQW）的电折射特性”第4届国际低温会议摘要

Kunio Tada, Taro Arakawa, Joo-Hyong Noh, et al.: "Ultra-Wideband Ultra-Fast Quantum Well Optical Modulators (Invited)"Technical Digest of 7^<th> Optoelectronics and Communication Conference (OECC 2002). 516-517 (2002)

Kunio Tada、Taro Arakawa、Joo-Hyong Noh等人：“超宽带超快量子阱光调制器（特邀）”第七届光电子与通信会议技术文摘（OECC 2002）。

T.Arakawa, K.Tada, R.Iino, T.Suzuki, J.-H.Noh, N.Haneji, et al.: "Electrorefractive properties of modified five-layer asymmetric coupled quantum well (FACQW)"Microelectronics J.. 34. 387-390 (2003)

T.Arakawa、K.Tada、R.Iino、T.Suzuki、J.-H.Noh、N.Haneji 等人：“改进的五层不对称耦合量子阱 (FACQW) 的电折射特性”微电子学杂志。