Si/SOI基板上への量子ドットレーザの集積

InAs/GaAs量子ドットレーザは,温度上昇に伴う特性劣化が小さく,かつ,低消費電力動作が可能であることから,LSI上光源に適した発光デバイスであると期待されている.本年度は,第一に,3次元電磁界解析を用いた量子ドットレーザに関する理論解析を実施した.特に,ハイメサ型光導波路の側壁にグレーティング構造を施したDFB(Distributed Feed-Back)光導波路に関する伝搬モード解析を行い,伝搬モードの光導波路幅依存性等を明らかとした.第二に,BCB樹脂によるGaAs/Si異種材料接合技術の向上を実施した.BCB樹脂を用いたウエハ接合法では,接合界面への空泡の混入が問題点として知られている.空泡が存在すると,加熱時,真空環境時に,GaAs薄膜の破損が生じる.本研究では,ウエハ接合工程に,真空加熱工程(150℃)を導入することにより,空泡の混入が防止できることを明らかとした.第三に,Si基板上量子ドットレーザの実現に必要となる作製プロセス(SiO_2成膜プロセス,半導体微細加工プロセス)を,上記ウエハ接合工程を用いて作製されたSi基板上GaAs薄膜に対して実施した.その結果,作製プロセスに耐えられる,良好なGaAs/Si異種材料接合の実現を実証した.例えば,SiO_2成膜プロセスにおいて,試料は,高温(300℃以上),かつ高真空環境におかれる.また,Si基板上InAs/GaAs量子ドット光源の発光寿命評価を行い,Si基板上集積後も,発光特性の劣化がないことを明らかとした.本年度は,以上の通り,Si基板上量子ドットレーザの実現を目指して,量子ドットレーザに関する理論解析,GaAs/Si異種材料接合技術の開発,Si基板上GaAs薄膜に対する作製プロセスの開発等を実施した.

InAs/GaAs量子ドットレーザは,温度上昇に伴う特性劣化が小さく,かつ,低消費電力動作が可能であることから,LSI上光源に適した発光デバイスであると期待されている.本年度は,第一に,3次元電磁界解析を用いた量子ドットレーザに関する理論解析を実施した.特に,ハイメサ型光導波路の側壁にグレーティング構造を施したDFB(Distributed Feed-Back)光導波路に関する伝搬モード解析を行い,伝搬モードの光導波路幅依存性等を明らかとした.第二に,BCB樹脂によるGaAs/Si異種材料接合技術の向上を実施した.BCB樹脂を用いたウエハ接合法では,接合界面への空泡の混入が問題点として知られている.空泡が存在すると,加熱時,真空環境時に,GaAs薄膜の破損が生じる.本研究では,ウエハ接合工程に,真空加熱工程(150℃)を導入することにより,空泡の混入が防止できることを明らかとした.第三に,Si基板上量子ドットレーザの実現に必要となる作製プロセス(SiO_2成膜プロセス,半導体微細加工プロセス)を,上記ウエハ接合工程を用いて作製されたSi基板上GaAs薄膜に対して実施した.その結果,作製プロセスに耐えられる,良好なGaAs/Si異種材料接合の実現を実証した.例えば,SiO_2成膜プロセスにおいて,試料は,高温(300℃以上),かつ高真空環境におかれる.また,Si基板上InAs/GaAs量子ドット光源の発光寿命評価を行い,Si基板上集積後も,発光特性の劣化がないことを明らかとした.本年度は,以上の通り,Si基板上量子ドットレーザの実現を目指して,量子ドットレーザに関する理論解析,GaAs/Si異種材料接合技術の開発,Si基板上GaAs薄膜に対する作製プロセスの開発等を実施した.