可視光領域SiCフォトニック結晶とその応用

可见光范围SiC光子晶体及其应用

• 批准号: 08F08384
• 负责人: 野田 進
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08384/
• 关键词: フォトニック結晶; ナノ共振器; 導波路; ワイドバンドギャプ半導体; シリコンカーバイド; ナノ加工技術; プラズマエッチング; SiC; 可視光; 共振器; ワイドバンドギャップ半導体; FDTD法; 電子ビーム描画

近年、自在な光制御の可能性を秘めている光ナノ構造として、フォトニック結晶が世界的に関心を集めている。特にSi、InP、GaAs(バンドギャップ1.1～1.3eV、屈折率n=3.2～3.5)といった半導体材料を用いて光通信波長帯である1,550nmでのフォトニック結晶の研究が盛んに行われている。しかし、このような半導体材料フォトニック結晶は可視領域の光に対しては不透明であるため、バイオセンシングや高機能性ポリマーと融合、単一原子との結合などの可視光線を制御対象とする新たな光デバイスへの応用が困難である。そこで本研究はフォトニック結晶の新たな可能性を開くために、ワイドバンドギャプ半導体材料を用いて可視光領域フォトニック結晶を開発することを目指す。本研究では、ワイドバンドギャップ半導体材料の中でも比較的屈折率の高いシリコンカーバイド(SiC,n=2.5～2.7))という材料に新たに着目した。まず3次元有限差分時間領域法を用いて、SiCフォトニック結晶導波路や共振器の設計を行った。また、可視光フォトニック結晶を作製するためプラズマエッチングガスの組成比(SF6/02)や金属マスク厚みなどの最適化を行い、様々な格子定数(a=150～225nm)をもつSiCフォトニック結晶の作製に成功した。各格子定数をもつSiCフォトニック結晶導波路に可視光を入射して共振器に光を結合させ、共振器からの放射光を観察したところ、格子定数に応じた550～700nmの可視光領域における共振スペクトルが得られた。共振器のQ値はいずれも約600～900で設計どおりの値である。この結果は可視光領域における超小型マルチ分波デバイスを世界で初めて示したものであり、その意義は極めて大きい。今後、可視域における様々な発光体やセンシングなどとフォトニック結晶との融合といったさらなる展開が期待できる。

In recent years, the possibility of freedom in the system of light is very important. In recent years, the possibility of freedom in the system of light is very important. Special Si, InP, GaAs (refractive index n = 3.2-3.5) are used to study the crystal structure of semi-bulk materials using optical communication wavelengths, such as optical communication wavelength, 1550nm wavelength, optical density, optical density, temperature, etc. The optical properties of semimetallic materials can be measured in the field of optical optical devices, opaque optical devices, high-performance optical devices, fusion of high-performance optical devices, one-atom optical devices combined with optical devices can be used to control the optical system of the new optical system. In this study, it is possible to use the optical properties of semi-bulk materials in the field of optical field. The purpose of this study is to determine the discount rate of semi-solid materials (SiC,n=2.5~2.7) in this study. The 3-D finite difference time domain method is used to design the design of the crystal guided wave resonator by using the finite difference time domain method of the third dimensional finite difference time domain method and the finite difference time domain method of three dimensional finite difference time domain method. The composition ratio (SF6/02) of the metal, the thickness of the metal, the thickness of the matrix, the lattice number (a=150~225nm), the lattice number (a=150~225nm), the lattice number (a=150~225nm) and the lattice number (a=150~225nm) were measured. The crystal guide path of each lattice can be used to detect the incident light of the resonator, the radiation of the resonator, the radiation of the resonator, and the 550~700nm of each lattice. The resonator is designed to operate in a temperature range of about 600,900. The results show that in the field of light, the ultra-miniature microwave can be divided into several parts of the world in the first place, and the meaning of the signal is very large. In the future, you can use the information to show that you are looking forward to the development of the fusion system.

项目成果

可視領域SiCフォトニック結晶導波路・共振器結合系の開発

可见光区SiC光子晶体波导/谐振器耦合系统的研制

• 发表时间: 2010
• 作者: 山田翔太;宋奉植;浅野卓;野田進
• 通讯作者: 野田進

SiC-based photonic crystal

SiC基光子晶体

• 发表时间: 2010
• 作者: B.S.Song;S.Yamada;S.Noda
• 通讯作者: S.Noda

Glass-embedded two-dimensional silicon photonic crystal devices with a broad bandwidth waveguide and a high quality nanocavity.

• DOI: 10.1364/oe.18.019361
• 发表时间: 2010-08
• 期刊: Optics express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Seungwoo Jeon;Jingmin Han;B. Song;S. Noda

フォトニック結晶ナノ共振器の非線形光学特性-Si vs SiC-(2)

光子晶体纳米腔的非线性光学特性-Si vs SiC-(2)

• 发表时间: 2010
• 作者: 山田翔太;宋奉植;Jeremy Upham;浅野卓;野田進
• 通讯作者: 野田進