3次元・高速高密度光エレクトロニクス混晶デバイスの研究

光機能デバイスは【III】-【V】族混晶材料によるモノリシックな光集積化によって本質的に優れた機能を初めて発揮できるものである。本特定研究では光波の持つ最大の特長である空間並列性を生かして、空間的に高分解で、しかも高速性を有する新しい2次元/3次元光情報処理用混晶光エレクトロニクスデバイスの基礎研究を進めている。この様な2次元/3次元モノリシック光集積化デバイスの実現には結晶の方向性に依存しない、垂直で滑らかな深い加工を行うことのできるリアクティブイオンエッチング(RIE)技術が不可欠である。初年度である本年は、光エレクトロニクスにおいて重要であるが従来優れた加工特性の得られていなかったInP系材料について、新しいRIEの基礎的研究を中心に行った。これまで我々のグループはGaAs,AlGaAs,GaP,GaAsP等のRI廃の研究を進め、見るべき成果を得てきたが、Inを含む化合物ではエッチング特性の劣化が大きかった。これは反応生成物であるIn塩化物の沸点が、他の【III】族、【V】族の塩化物のそれに比して大幅に高いので、反応生成物の除去が不十分になるためと考えられる。それ故Arイオンレーザ光を用いて基板照射を行いながらRIEを行う新しいCレーザ光照射RIE兇を検討した。この方法では照射される基板のみの反応性が増大することから、よりクリーンなエッチングが可能である。この結果、InPにおいても結晶の方向性に依存しない垂直で滑らかな異方性エッチングを、GaAsとほぼ同程度の約1μm/1分という速度で実現することができた。このような加工技術を利用することにより、我々の開発した新しい構造のCTJ形面発光半導体レーザをInP系材料にも拡張することができる。これらの基本技術に基づき、レーザ光共振器の内外に高精度に制御した機能部を付加したモノリシック多機能混晶光デバイスのために実験および理論の両面からさらに研究を推進する積もりである。

光機能デバイスは【III】-【V】族混晶材料によるモノリシックな光集積化によって本質的に優れた機能を初めて発揮できるものである。本特定研究では光波の持つ最大の特長である空間並列性を生かして、空間的に高分解で、しかも高速性を有する新しい2次元/3次元光情報処理用混晶光エレクトロニクスデバイスの基礎研究を進めている。この様な2次元/3次元モノリシック光集積化デバイスの実現には結晶の方向性に依存しない、垂直で滑らかな深い加工を行うことのできるリアクティブイオンエッチング(RIE)技術が不可欠である。初年度である本年は、光エレクトロニクスにおいて重要であるが従来優れた加工特性の得られていなかったInP系材料について、新しいRIEの基礎的研究を中心に行った。これまで我々のグループはGaAs,AlGaAs,GaP,GaAsP等のRI廃の研究を進め、見るべき成果を得てきたが、Inを含む化合物ではエッチング特性の劣化が大きかった。これは反応生成物であるIn塩化物の沸点が、他の【III】族、【V】族の塩化物のそれに比して大幅に高いので、反応生成物の除去が不十分になるためと考えられる。それ故Arイオンレーザ光を用いて基板照射を行いながらRIEを行う新しいCレーザ光照射RIE兇を検討した。この方法では照射される基板のみの反応性が増大することから、よりクリーンなエッチングが可能である。この結果、InPにおいても結晶の方向性に依存しない垂直で滑らかな異方性エッチングを、GaAsとほぼ同程度の約1μm/1分という速度で実現することができた。このような加工技術を利用することにより、我々の開発した新しい構造のCTJ形面発光半導体レーザをInP系材料にも拡張することができる。これらの基本技術に基づき、レーザ光共振器の内外に高精度に制御した機能部を付加したモノリシック多機能混晶光デバイスのために実験および理論の両面からさらに研究を推進する積もりである。