ワンチップ光電融合ルータに向けたシリコン－化合物半導体ハイブリッドデバイスの研究

单片光电集成路由器硅化合物半导体混合器件研究

• 批准号: 14J02327
• 负责人: 林 侑介
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02327/
• 关键词: シリコンフォトニクス; 直接接合; ハイブリッドレーザ

【研究目的】III-V/Siハイブリッド集積技術の課題のひとつとして、ハイブリッド型のレーザは従来のIII-V族半導体単体のレーザに匹敵するほどの低しきい値、高効率動作が達成されていない点が挙げられる。本研究では、プラズマ活性化接合(PAB)法による低温貼り付け技術を利用し、ハイブリッドレーザの高効率動作を研究目的としている。【研究成果】２８年度は窒素プラズマ活性化接合法を用いたIII-V/Siハイブリッドレーザの研究に取り組み、以下の研究成果を挙げた。(1)室温連続発振に向けたレーザの熱分布を有限要素法により解析した。幅広III-V族メサとコンタクト電極をヒートシンクとして利用することにより、熱抵抗を40K/W以下に削減できることを明らかにした。(2)窒素プラズマ活性化接合法でハイブリッドレーザを作製し、室温連続発振を得た。共振器長1 mmの素子で測定を行い、しきい値電流119 mA、外部微分量子効率17%を得た。熱抵抗は31 K/Wであり、計算結果の38 K/Wに概ね整合する値が得られた。発振波長は1533 nmであった。以上の研究結果は、直接接合法を用いたハイブリッドレーザの作製法についての知見を深めるものであり、高効率動作の実現に向けて寄与するところが大きいと考えられる。今回の成果を基に、Siフォトニクスの波長フィルタと組み合わせることで、高SMSR動作や波長可変動作の実現が期待される。

[Research Objective] III-V/Si semiconductor chip integration technology issues to achieve low, medium, and high efficiency performance to match III-V semiconductor chip integration technology. The purpose of this study is to study the utilization of low temperature bonding technology and high efficiency operation of active bonding (PAB) method. [Research results] 28 years of research on the use of III-V/Si active bonding method, the following research results (1)The finite element method is used to analyze the thermal distribution of room temperature vibration. The amplitude of III-V series is lower than 40K/W. (2)The activation of the enzyme is carried out by means of a reaction system and a room temperature reaction system. The resonator length is 1 mm, the element is measured, the current is 119 mA, and the external differential quantum efficiency is 17%. The thermal resistance is 31 K/W, and the calculation results are 38 K/W. The wavelength of oscillation is 1533 nm. The results of the above study indicate that the direct contact method can be used to improve the performance of high efficiency operation. The results of this paper are based on the expectation of high SMSR operation and variable wavelength operation.

项目成果

GaInAsP/silicon-on-insulator hybrid laser with ring-resonator-type reflector fabricated by N2 plasma-activated bonding

采用 N2 等离子体激活键合制造的具有环形谐振腔型反射器的 GaInAsP/绝缘体上硅混合激光器

• DOI: 10.7567/jjap.55.082701
• 发表时间: 2016
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Yuusuke Hayashi;Junichi Suzuki;Satoshi Inoue;Hasan Shovon;Yuki Kuno;Kazuto Itou;Tomohiro Amemiya;Nobuhiko Nishiyama;Shigehisa Arai
• 通讯作者: Shigehisa Arai

III-V/Siハイブリッドデバイスの高効率動作に向けたハイブリッド領域/シリコン領域テーパ接続構造の検討

III-V/Si混合器件高效运行的混合区/硅区锥形连接结构研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 井上 慧史;林 侑介;鈴木 純一;伊東 憲人;雨宮 智宏;西山 伸彦;荒井 滋久
• 通讯作者: 荒井 滋久

Low-loss Waveguide Fabrication in III-V/SOI Hybrid Integration using Plasma Activated Bonding

使用等离子体激活键合在 III-V/SOI 混合集成中制造低损耗波导

• 发表时间: 2015
• 作者: Junichi Suzuki;Yusuke Hayashi;Yuki Kuno;Tomohiro Amemiya;Nobuhiko Nishiyama;and Shigehisa Arai
• 通讯作者: and Shigehisa Arai

GaInAsP/SOI Hybrid Laser with AlInAs-oxide Confinement StructureFabricated by Plasma Activated Bonding

采用等离子体激活键合制造的具有 AlInAs 氧化物限制结构的 GaInAsP/SOI 混合激光器

• 发表时间: 2016
• 作者: Junichi Suzuki;Satoshi Inoue;Shovon MD Tansir Hasan;Yusuke Hayashi;Tomohiro Amemiya;Nobuhiko Nishiyama;Shigehisa Arai
• 通讯作者: Shigehisa Arai

GaInAsP/SOI Hybrid Laser with Ring-resonator-type Reflector Fabricated by Plasma Activated Bonding

采用等离子体激活键合制造的带环形谐振腔型反射器的 GaInAsP/SOI 混合激光器

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Hayashi;J. Suzuki;S. Inoue;J. Kang;Y. Kuno;T. Amemiya;N. Nishiyama and S. Arai
• 通讯作者: N. Nishiyama and S. Arai