Selective-area metal-organic vapor phase epitaxy for monolithically-integrated semiconductor photonic circuits

用于单片集成半导体光子电路的选择性区域金属有机气相外延

基本信息

  • 批准号:
    09450007
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1. In-situ monitoring of MOVPE by spectroscopic ellipsometryWe here tried in-situ monitoring of metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) by spectroscopic ellipsometry, and showed its ability to observe growth surface state. Applying the results of the observation, we made InGaAs/InP quantum wells having 1 to 3 molecular layers, and characterized them using CTR method. The signals from the CTR characterization were found to be superior to any previous reports, thereby we confirmed that their interfaces were truly monolayer abrupt.2. Longitudinal analysis of growth rate and film quality and Its application to growth condition optimizationWe experimentally investigated longitudinal distribution of growth rate and film quality along the direction of precursor flow in InP and GaAs MOVPE by preparing a special susceptor, and compared the results with our newly developed growth simulator. Based on the results, we specified the mechanism of surface roughness formation at high temperatures, an … More d made logical determination of growth conditions for avoiding the surface roughness possible.3. Development of metal-organic vapor-phase-diffusion-enhanced selective-area epitaxyAs an active/passive integration technology in monolithic photonic integrated circuits, we proposed and developed metal-organic vapor-phase-diffusion-enhanced selective-area epitaxy (MOVE). By utilizing this technique, we could achieve band gap difference between active and passive regions at 1.55mum as large as 200nm in bulk material (due to composition variation), and as large as 500nm in quantum wells (due to composition and thickness variation). These numbers are by far larger than conventional ones.4. Simulation of selective-area MOVPEFor the purpose of understanding selective-area growth in MOVPE in a unified manner, we developed a universal simulator. By utilizing a two dimensional model that could take the effects of lateral vapor diffusion and lateral surface migration independently into account, we could explain the experimental results successfully. It was shown that, in the conventional selective-area growth, the surface migration channel was dominant whereas, in the MOVE, the lateral vapor diffusion channel was dominant.5. First fabrication of photonic devices and integrated circuits by MOVEThe MOVE is the only selective-area growth technology in the world which is able to form waveguide arrays. By applying this feature, we succeeded in fabricating 1x2 MMI couplers by selective-area epitaxy for the first time. Furthermore, by utilizing active/passive integration capability, we fabricated an optical amplifier gate switch circuit for photonic switching for the first time, and confirmed its operation. Less
1.利用椭圆偏振光谱法对金属有机物气相外延(MOVPE)生长过程进行了原位监测,并证明了椭圆偏振光谱法对MOVPE生长表面状态的监测能力。应用这些观察结果,我们制作了具有1 ~ 3个分子层的InGaAs/InP量子威尔斯阱,并用CTR方法对它们进行了表征。从CTR表征的信号被发现是上级的任何以前的报告,从而我们证实,他们的界面是真正的单层膜。生长速率和薄膜质量的纵向分析及其在生长条件优化中的应用我们通过制备特殊的基座,实验研究了InP和GaAs MOVPE中生长速率和薄膜质量沿着前驱物流动方向的纵向分布,并与我们新开发的生长模拟器进行了比较。根据实验结果,我们详细阐述了高温下表面粗糙度的形成机理, ...更多信息 合理确定了生长条件,避免了可能出现的表面粗糙度.金属有机物气相扩散增强选择区外延技术的发展作为单片光子集成电路中的一种有源/无源集成技术,我们提出并发展了金属有机物气相扩散增强选择区外延技术(MOVE)。通过利用这种技术,我们可以实现有源区和无源区之间的带隙差在1.55 μ m,大到200 nm的块体材料(由于成分的变化),和大到500 nm的量子威尔斯(由于成分和厚度的变化)。这些数字远远大于传统的数字。选择区MOVPE的模拟为了统一理解MOVPE中的选择区生长,我们开发了一个通用的模拟器。利用一个能独立考虑横向蒸气扩散和横向表面迁移影响的二维模型,我们可以成功地解释实验结果。结果表明,在传统选区生长中,表面迁移通道占主导地位,而在MOVE中,横向气相扩散通道占主导地位. MOVE是世界上唯一能够形成波导阵列的选择性区域生长技术。利用这一特性,我们首次成功地用选区外延法制作了1 × 2 MMI耦合器。此外,利用有源/无源集成能力,我们首次制作了一个用于光交换的光放大器门开关电路,并证实了它的工作。少

项目成果

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专利数量(0)
Martin Bouda: "Extremely,large in-plane bandgap shifts by MOVPE selective area growth using TBA and TBP" Proc.of Eighth European Conf.on Integrated Optics(ECIO'97). EThH1. 298-301 (1997)
Martin Bouda:“使用 TBA 和 TBP 通过 MOVPE 选择性区域增长实现极其大的面内带隙变化”第八届欧洲集成光学会议 (ECIO97) 论文集。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masakazu Sugiyama: "Kinefic studies on thermal decomposition of MOVPE sources using Fourier transform in frared spectroscopy" Applied Surface Science. 117/118. 746-752 (1997)
Masakazu Sugiyama:“利用红外光谱中的傅里叶变换对 MOVPE 源的热分解进行动力学研究”应用表面科学。
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masakazu Sugiyama, Kohtaro Kusunoki, Yukihiro Shimogaki, Shinya Sudo, Yoshiaki Nakano, Hidetoshi Nagamoto, Katsuro Sugawara, Kunio Tada, and Hiroshi Komiyama: "Kinetic studies on thermal decomposition of MOVPE sources using Fourier transform infrared spec
Masakazu Sugiyama、Kohtaro Kusunoki、Yukihiro Shimogaki、Shinya Sudo、Yoshiaki Nakano、Hidetoshi Nagamoto、Katsuro Sugarara、Kunio Tada 和 Hiroshi Komiyama:“使用傅里叶变换红外光谱对 MOVPE 源热分解的动力学研究
  • DOI:
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    0
  • 作者:
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Yoshiaki Nakano: "In-situ characterization and modeling of MOVPE for optoelectronic devices" Conf.proc.,10th Inlernational Conf.on Indium phosphide and Related Materials (IPRM'98). WA1-1. 313-316 (1998)
Yoshiaki Nakano:“光电器件 MOVPE 的原位表征和建模”Conf.proc.,第 10 届磷化铟及相关材料国际会议 (IPRM98)。
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    0
  • 作者:
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Yoshiyuki Mishima: "Two-dimensional simulation of the growth enhancement in selective area metal-organic vapor prase epitaxy" Meeting Abstract,194th Electrochemical Society Annual Meeting. 98-2. 839 (1998)
Yoshiyuki Mishima:“选择性区域金属有机气相外延生长增强的二维模拟”会议摘要,第 194 届电化学学会年会。
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  • 发表时间:
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  • 资助金额:
    $ 6.72万
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    11355016
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  • 资助金额:
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  • 资助金额:
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 6.72万
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  • 批准号:
    1810041
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 6.72万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 6.72万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 6.72万
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  • 批准号:
    1748339
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 6.72万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 批准号:
    281725611
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 6.72万
  • 项目类别:
    Research Grants
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