サブバンド間遷移多重量子井戸の結晶成長と1.55μm帯超高速電界吸収型光変調器への応用に関する研究

子带间跃迁多量子阱晶体生长研究及其在1.55 μm波段超快电吸收光调制器中的应用

• 批准号: 03F00775
• 负责人: 岸野 克巳
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Sophia University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00775/
• 关键词: 量子準位間遷移; ガリウムナイトライド; アルミニウムナイトライド; 非対称量子井戸; 光通信; 電界吸収型変調器; 分子線エピタキシー; 多重量子井戸

本研究では、次世代超高速光通信のキーデバイスである超高速光変調器の開発を目的としている。電界によって非対称量子井戸における量子準位間遷移(ISBT)吸収を変化させる新しい原理の光変調器を提案し、その試作と動作検証を目指している。本年度は、非対称量子井戸構造を用いた電界吸収型光変調器の理論設計、分子線エピタキシー(RF-MBE)法によるAlN/GaN超格子結晶の高品質化に向けた結晶成長技術の開発、AlN/GaN超格子結晶のISBT吸収係数と自由キャリア吸収係数の測定、および光デバイス作製に向けた基礎実験を行った。極限の平坦性を有するAlN/GaN超格子結晶成長のキーとなるサファイア基板上AlN結晶の成長条件を把握し、表面粗さRMS値0.2nmという原子レベルの平坦性を達成した。光通信波長である1.55μm付近において、サファイア基板上GaN/AlN超格子結晶にSiO_2ストライプを形成したリブ導波路でのISBT吸収の偏波依存性の観測、キャリア濃度波長1x10^<18>cm^<-3>〜3x10^<20>cm^<-3>という広い範囲におけるISBT吸収係数のキャリア濃度依存性の測定、および自由キャリア吸収係数のキャリア濃度依存性の測定を行った。また、X線回折測定から算出したGaN井戸層厚とAlN障壁層厚を用い、ISBT吸収ピーク波長の実験値と理論値を比較した結果、AlN/GaNヘテロ界面に相互拡散層が存在する可能性を指摘した。また、櫛型電極を有する光導電型AlN/GaN-ISBT受光素子を試作し、光通信波長帯である1,55μm付近の波長可変レーザを光源として受光特性を評価したところ、室温における受光動作に初めて成功した。

The purpose of this study is to で で, and the next-generation ultra-high-speed optical communication <s:1> キ デバ デバ スである スである スである ultra-high-speed optical modulator <e:1> is を. Electricity industry に よ っ て not called quantum well opens seaborne に お け る quasi quantum bit migration (ISBT) between suction 収 を variations change さ せ る new し い principle の - light tones を proposal し, そ の try make と gesture 検 card を refers し て い る. This year, the を, non-symmetrical quantum well structure を, the theoretical design of the を た electro-field absorption-type optical modulator <e:1>, the development of the high-quality に to けた crystal growth technology <e:1> of によるAlN/GaN superlattice crystallization by molecular line エピタキシ <s:1> (RV-mBE) method, and the determination of the ISBT absorption-coefficient と free キャリア absorption-coefficient <e:1> of AlN/GaN superlattice crystallization Youdaoplaceholder0 optical デバ ス ス is used to produce に to けた basic experiments を and った. Limit の flatness を have す る AlN/GaN superlattice crystals grow の キ ー と な る サ フ ァ イ ア substrate AlN crystals を grasp し の growth conditions, surface coarse さ 0.2 nm RMS numerical と い う atomic レ ベ ル の flatness を reached し た. Optical communication wavelength で あ る 1.55 mu m paying nearly に お い て, サ フ ァ イ ア substrate GaN/AlN superlattice crystals に SiO_2 ス ト ラ イ プ を form し た リ ブ guided wave road で の ISBT suction 収 の partial wave dependency の 観 measurement, キ ャ リ ア concentration wavelength 1 x10 ^ < > 18 cm ^ 3 > < - ~ 3 x10 ^ < > 20 cm ^ < 3 > と い う hiroo い van 囲 に お け る ISBT 収 absorption coefficient の キ ャ リ ア concentration dependence の determination, お よ び free キ ャ リ ア 収 absorption coefficient の キ ャ リ ア concentration determination dependence の を line っ た. ま た, determination of X-ray inflexion か ら calculate し た GaN opens well thick と AlN barrier layer thick を with い, ISBT 収 ピ ー ク wavelength の be 験 numerical と theory numerical を compare し た results, AlN/GaN ヘ テ ロ interface に mutual company, scattered す が exist possibility る を blame し た. ま た, comb type electrode を す る optical electric type of AlN/GaN - ISBT by light し を try son, optical communication wavelength 帯 で あ る 1 zhongguo kuangye daxue mu m paying nearly の wavelength can be - レ ー ザ を light と し て を evaluation by optical characteristics 価 し た と こ ろ, room temperature に お け る by light early action に め て successful し た.

项目成果

石井 洋平 他: "GaN/AlN超格子におけるISBT吸収係数のキャリア濃度依存性"電子情報通信学会 技術研究報告. 103・612. 29-33 (2004)

Yohei Ishii 等人：“GaN/AlN 超晶格中 ISBT 吸收系数的载流子浓度依赖性” IEICE 技术报告 103・612 (2004)。