Realization of integrated high sensitivity electric field sensor using quantum dot superlattice

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本年度は、本研究プロジェクトの核となる量子ドット（QD)超格子構造における電気光学係数の評価を目指し、QD導波路構造素子の製作と基礎特性の評価を重点として研究を進めた。素子製作については、低温成長GaAs層を含むInAs量子ドット超格子を有する導波路素子の設計・製作を行った。上部電極層と導電性基板との間に39周期のQD層からなるQD超格子が挟まれた構造をMBE法で結晶成長し、このウエハを用いて縦方向電界印加が可能なリッジ型導波路構造を形成することにより、導波路素子を得た。さらにこの素子の基礎特性を評価し、基本的なI-V特性および発光特性が観測できることを確かめた。本素子のEO係数の評価を行うためのEO効果計測光学系を新規に設計・構築した。本系ではQD導波路に1500 nm帯の光を導入し、逆方向電圧印加時の導波路内でのEO効果によって生ずる偏光変化を計測することにより、EO係数特性を評価することが目標である。光学系の基本構成としては、ファイバ出力型レーザ光源を用い、偏光子、試料、λ/4板、偏光ビームスプリッターを用いて、偏光変化成分のEO検出を行うものである。本年度はこの系の基本的構成の構築を開始し、基本的な光信号の入出力特性を確かめることができた。QD超格子のEO係数の評価を行うためには、EO効果を含めた導波路偏光特性の解析法が必要である。これに向けて、リッジ型導波路構造における光閉じ込め係数を等価屈折率法によって求め、基本的な解析法の準備を行った。新たな導波路素子の製作に備えた設計・作製プロセスについての基礎的検討として、光リソグラフィとウエットエッチングを用いた作製プロセスにおける条件出しなどを開始した。