【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.11】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0044
利用課題名 / Title
III-V族半導体薄膜を用いた光集積回路
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光集積回路, III-V族半導体
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
竹中 充
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中山 武壽,作本 宙彌
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-010：有機金属気相成長装置
IT-021：C-Vプロファイラ
IT-029：Ｘ線回折装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
III-V族半導体薄膜を熱酸化シリコン基板上に貼り合わせたIII-V on insulator（III-V-OI）基板を用いることで、強い光閉じ込めを持ったIII-V族半導体光導波路を作製することができ、小型・高性能光集積回路を実現することができる。本研究では、III-V-OI基板上に光源、光変調器、受光器、光導波路をモノリシック集積するための研究を行う。
実験 / Experimental
III-V族半導体薄膜を熱酸化シリコン基板上に貼り合わせたIII-V on insulator (III-V-OI)基板を用いた光集積回路の研究を進めている。InP薄膜を用いた受光器および光変調器を作製するため、p型InP薄膜、n型InP薄膜をエピタキシャル成長したInP基板を技術代行を利用して準備した。エピの評価は、C-V プロファイラとX線回折装置を用いて行った。成長したInP基板を酸素プラズマで表面活性化したのち、熱酸化シリコン基板上に貼り合わせ、InP基板を選択エッチングすることで、InP-OI基板を作製した。作製したInP-OI基板を使ってスロット導波路の作製を進めた。また、受光器を作製するため、NiとInPの合金化プロセスの研究も進めた。
結果と考察 / Results and Discussion
エピタキシャル成長した基板は、所定のキャリア濃度、格子整合が得られていることをそれぞれC-Vプロファイル、X線回折で確認した。InP-OI基板を用いたスロット導波路の作製プロセスの検討を進めた。メタン水素ガスを用いたドライエッチングでInPスロットを形成する場合、エッチング側壁に不着する副生成物を除去することが重要であることが分かった。またNiとInPの合金プロセスにおいても、エッチングのInP表面をウェットエッチングでクリーニングすることが均一なNi-InP合金層の形成に重要であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究の一部は国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)からの委託(JPNP16007)およびJST-CREST (JPMJCR2004)，JST-未来社会創造プロジェクト(JPMJMI20A1)の支援を受けて実施した。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 中山 武壽 修士論文（2023年）
- 作本 宙彌 卒業論文（2023年）
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件