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Si/SOI基板上への量子ドットレーザの集積

在 Si/SOI 基板上集成量子点激光器

基本信息

批准号：
20760041
负责人：
岡野誠
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

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 quantum dots are not stable, temperature rise is accompanied by characteristic degradation, low power consumption operation is possible,LSI light source is suitable for light emission. This year, the first, three-dimensional electromagnetic field analysis of quantum physics related to theoretical analysis is implemented. In particular, DFB(Distributed Feed-Back) optical waveguide has a side-wall structure, and the amplitude dependence of the optical waveguide has been analyzed. Second, the BCB resin is used in GaAs/Si dissimilar material bonding technology. The problem of void mixing at the bonding interface is also known. The existence of bubbles, heating, vacuum environment,GaAs thin film damage occurs. In this study, the vacuum heating engineering (150℃) was introduced to prevent the mixing of bubbles. Thirdly, the fabrication of GaAs thin films on Si substrates is necessary for the realization of quantum dots on Si substrates, and the fabrication of GaAs thin films on Si substrates is necessary for the application of bonding engineering. As a result, good GaAs/Si heterojunction has been demonstrated. For example, SiO_2 film formation is very difficult, sample temperature is higher than 300℃, high vacuum environment is very difficult. In addition, the evaluation of the emission lifetime of InAs/GaAs quantum light sources on Si substrates has been carried out. After accumulation on Si substrates, the degradation of emission characteristics has become apparent. This year, the above research and development of quantum chemistry on Si substrate, theoretical analysis of quantum chemistry,GaAs/Si heterogeneous material bonding technology and GaAs thin film on Si substrate were carried out.