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。

【 objective 】 III - V/Si ハ イ ブ リ ッ ド product technology の subject の ひ と つ と し て, ハ イ ブ リ ッ ド type の レ ー ザ は 従 単 の III - V semiconductor body の レ ー ザ に match す る ほ ど の low し き い nt, high working rate action が reached さ れ て い な い point が 挙 げ ら れ る. This study で は, プ ラ ズ マ activeness joint method (PAB) に よ る stick り pay を け technology at low temperature using し, ハ イ ブ リ ッ ド レ ー ザ の high working rate action research purpose と を し て い る. 【 results 】 28 year は smothering element プ ラ ズ マ activeness by legal を with い た III - V/Si ハ イ ブ リ ッ ド レ ー ザ み に take り の research group, the following の research を 挙 げ た. (1) Room temperature continuous 続 vibration に to けたレ 続 ザ <s:1> heat distribution を finite element method によ analysis of た た. Picture hiroo III - V メ サ と コ ン タ ク ト electrode を ヒ ー ト シ ン ク と し て using す る こ と に よ り, thermal resistance を under 40 k/W に cut で き る こ と を Ming ら か に し た. (2) The reaction is carried out by the でハ ブリッドレ ブリッドレ ブリッドレ ザを of ザを, and the を is vibrated at room temperature with 続 to obtain た. The length of the resonator is 1 mm. The <s:1> particle で is used to measure the を line of を, the <s:1> を value current of 119 mA, and the external differential quantum efficiency of 17%を to obtain た. The thermal resistance is であ 31 K/Wであ であ, the calculation result is <s:1> 38 K/Wに, the approximate ね integrates the する value が to get られた. The oscillation wavelength is であった 1533 nmであった. は の above research results, direct connect legal を by い た ハ イ ブ リ ッ ド レ ー ザ の method for に つ い て の knowledge を deep め る も の で あ り, high working rate action の be am に to け て send す る と こ ろ が big き い と exam え ら れ る. Today back to の results を に, Si フ ォ ト ニ ク ス の wavelength フ ィ ル タ と group み close わ せ る こ と で, high SMSR action や wavelength can be - action の be が now expect さ れ る.

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