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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究旨在开发超高速度光学调节器，这是下一代超高光学通信的关键设备。我们提出了一种新的原理光学调制器，该光学调制器通过使用电场来改变非对称量子井中的量子级过渡（ISBT）吸收，并旨在产生并验证其操作。 This year, we conducted theoretical design of electroabsorbing optical modulators using an asymmetric quantum well structure, developed crystal growth technology aimed at improving the quality of AlN/GaN superlattice crystals using the molecular beam epitaxy (RF-MBE) method, measured ISBT absorption coefficients and free carrier absorption coefficients of AlN/GaN superlattice crystals, and conducted basic experiments用于制造光学设备。掌握了蓝宝石底物上Aln晶体的生长条件，这是ALN/GAN超晶格晶体具有极高平坦度的关键，并掌握了RMS值为0.2 nm的原子水平平坦度。在1.55μm的光学通信波长下，在gan/aln aln超晶格晶体上形成的肋骨波导中ISBT吸收的极化依赖性观察到蓝宝石底物上的载体，是ISBT吸收系数的载体浓度依赖性，而<3> 18> 3 3> 3> 18> 3x10^<20> cm^<-3>，以及自由载体吸收系数的载体浓度依赖性。此外，使用X射线衍射测量值计算得出的GAN井层厚度和ALN屏障层厚度，我们比较了ISBT吸收峰波长的实验和理论值，并指出了相互扩散层在Aln/Gan hetero hetero heterotectface上存在的可能性。此外，制造具有梳状电极的光电导态ALN/GAN-ISBT光感受器，并且当使用可调激光器以1,55μm的1,55μm处进行光感受器特性评估，这是光源波长左右，作为光源，光源的光源是光源，在室温下是在光源操作中成功的。