オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の研究

片上光互连薄膜光集成器件研究

• 批准号: 13J08092
• 负责人: 李 智恩
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 2014
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08092/
• 关键词: Si上III-V族薄膜光集積素子; BCBを介した異種基板貼付; III-V族化合物半導体細線導波路; 多重量子井戸無秩序化; III-V族化合物半導体幅広導波路; 低損失GaInAsP細線導波路; 低損失GaInAsP幅広導波路; 薄膜光集積回路; 光インターコネクション; Butt-joint regrowth法; Quantum-well intermixing

オンチップ光配線に向けたメンブレン光集積素子の実現のため、下記に取り込んだ。1. 低損失化合物導波路作製法の検証(1)Si/GalnAsPの異種基板貼付プロセスの確立 :貼付前のBCB前熱処理時間を延長することでvoid-freeの良好な貼付界面及び大面積の貼付を達成した。(2)GalnAsP細線導波路作製法の確立 :小型・低損失曲げ伝搬が可能なSiO_2埋め込み導波路の側壁ラフネスの低減を目的とした、電子線描画条件及びエッチングのプロセス条件を改良することで、導波路の伝搬損失を17dB/cmから4dB/cm(size : 500nm×150nm)まで低減した。(3)GalnAsP幅広導波路作製法の確立 :導波路の幅をレーザのコア幅程度に広くすることにより結合損失及び伝搬損失が低減可能な幅広導波路を作製し、導波路損失を2dB/cm(size : 2500nm×150nm)まで低減した。2. レーザ・導波路の集積素子作製法の検証(1)集積モデルの構造設計 :レーザと導波路の結合部を光モード分布差の少ない幅広構造とすることで結合損失が0.1dB以下(反射戻り光-40dB以下)、曲げ部分の半径を5μm以下とすることで曲げ損失が0.1dB以下となる集積構造を設計した。(2)多重量子井戸無秩序化を用いた集積法の確立 :点欠陥を多く含むSiO_2マスクと高膜質のSiO_2保護層を導入した新しい多重量子井戸無秩序化プロセスを用いることにより、高いPL発光強度を維持しつつ、能動領域と受動領域のPLピーク波長の差を95nm(57meV)まで、拡大することに成功した。(3)集積素子の作製・評価 :多重量子井戸無秩序化を施した後、レーザ作製プロセス及び導波路作製プロセスを応用し薄膜レーザ・導波路の集積素子を作製することまで成功した。しかし、予定より遅れたため現在評価は行われていない。

The light distribution line is divided into two parts: the light collector element and the light collector element. 1. (1) Establishment of bonding conditions for Si/GalnAsP heterogeneous substrates: Prolonging the pre-BCB heat treatment time before bonding, void-free good bonding interface, and achieving large-area bonding. (2) The establishment of GalnAsP thin wire waveguide manufacturing method: small size, low loss curve transfer possibility, SiO_2 buried waveguide sidewall growth reduction goal, electron line drawing conditions and high loss condition improvement, waveguide transmission loss from 17dB/cm to 4 dB/cm(size : 500nm×150nm) to reduce. (3)GalnAsP amplitude waveguide manufacturing method established: waveguide amplitude and amplitude of the degree of loss, the combination of loss and transfer loss to reduce the possibility of amplitude waveguide manufacturing method, waveguide loss to 2dB/cm(size : 2500nm×150nm) to reduce. 2. The invention relates to a method for manufacturing an integrated element of a waveguide, wherein (1) the structure design of the integrated element is as follows: the design of the integrated element is as follows: (2)The establishment of the method of aggregation for the application of multiple quantum well disorder: the introduction of SiO_2 protective layer with high film quality, the maintenance of high PL emission intensity, the difference of PL wavelength between active and passive fields of 95nm(57meV), and the success of large PL emission. (3)The fabrication of concentrator elements: After the implementation of the disorder of multiple quantum wells, the fabrication of concentrator elements and waveguide elements was successfully carried out. And now, when you're ready, you're ready.

项目成果

Thermal analysis of lateral-current-injection membrane distributed feedback laser.

横向电流注入膜分布式反馈激光器的热分析。

• DOI: 10.1109/jqe.2014.2309700
• 发表时间: 2014
• 期刊: IEEE Journal of Quantum Electronics
• 影响因子: 2.5
• 作者: K. Doi;T. Shindo;J. Lee;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

Room-temperature continuous-wave operation of GaInAsP/InP lateral-current-injection membrane laser bonded on Si substrate.

GaInAsP/InP 横向电流注入膜激光键合在 Si 衬底上的室温连续波操作。

• DOI: 10.7567/apex.7.072701
• 发表时间: 2014
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: D. Inoue;J. Lee;K. Doi;T. Hiratani;Y. Atsuji;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

Thermal properties of lateral-current-injection semiconductor membrane Fabry-Perot laser under continuous-wave operation.

连续波操作下横向电流注入半导体膜法布里-珀罗激光器的热特性。

• DOI: 10.7567/jjap.54.042701
• 发表时间: 2015
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Hiratani;K. Doi;J. Lee;D. Inoue;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai
• 通讯作者: and S. Arai

SiO_2 Protection Thickness Dependence of Bandgap Wavelength Shift in Quantum-well Intermixing for InP-based Membrane Photonic Integration on Si

Si 上 InP 基薄膜光子集成量子阱混合中 SiO_2 保护厚度对带隙波长偏移的依赖性

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Doi;T. Shindo;J. Lee;T. Amemiya;N. Nishiyama;and S. Arai;Jieun Lee
• 通讯作者: Jieun Lee

High quality quantum-well intermixing for InP-based membrane photonic integration on Si

用于 Si 上 InP 基膜光子集成的高质量量子阱混合

• DOI: 10.1109/iciprm.2014.6880550
• 发表时间: 2014
• 期刊: 26th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM)
• 作者: Jieun Lee;K. Doi;T. Hiratani;D. Inoue;T. Amemiya;N. Nishiyama;S. Arai
• 通讯作者: S. Arai