【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0031
利用課題名 / Title
磁気光学ガーネットのシリコン基板上への集積手法の研究開発
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
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
リソグラフィ, 成膜, 膜加工・エッチング, シリコンフォトニクス, 磁気光学材料
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)
庄司 雄哉
所属名 / Affiliation
東京工業大学科学技術創成研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
峰村大輝,丹下湧斗,谷口翔平,矢島駿,Liu Shuyuan,下津祐生,佐藤孝太郎,土屋直彰,千原啓太,吉田航流,王建平
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
庄司 雄哉
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-001：電子ビーム露光装置
IT-003：マスクレス露光装置
IT-007：走査型電子顕微鏡
IT-015：SiO2プラズマCVD 装置
IT-027：ダイシングソー及びダイシング補助装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
磁気光学ガーネット結晶はシリコンなどの半導体基板上に結晶成長することができないため、別の格子整合基板上に成長したガーネット結晶を薄膜化し半導体基板上に転写する集積技術（トランスファープリンティング）を研究開発した。光デバイスへの適用例としてシリコン導波路型光アイソレータを試作した。
実験 / Experimental
光導波路の作製においては、450nm幅の導波路パターンを形成するために電子ビーム描画装置（IT-001）やマスクレス露光装置（IT-003）、SiO2クラッド層を製膜するためにプラズマCVD装置（IT-015）、磁性体を製膜するためにスパッタ装置（IT-028）、ウエハの切り出しや入出力端面出しのためにダイシングソー（IT-027）などを用いた。磁気光学材料の特性評価のため磁気光学効果測定装置（IT-031）などを利用した。
結果と考察 / Results and Discussion
格子整合基板SGGGウエハに成長した磁気光学ガーネット結晶Ce:YIGをダミーとなるシリコン基板上にSiO2を介して接合し、機械研磨により薄膜化した。次に数百マイクロメートルサイズのシールパターンをフォトレジストで形成し、イオンミリングにより溝加工をした後、ウェットエッチングで下層のSiO2を除去することで中空構造を実現した。その後、共同研究先の産総研のグループにより転写プロセスを実施し、シリコン導波路上への貼り付けに成功した（Fig.1）。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 磁気光学ガーネット結晶のトランスファープリンティング法のプロセス
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・NEDO (JPNP16007, JPNP20004)，JST CREST (JPMJCR18T4)，科研費(19H02190, 22K18805)
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.
- [1] 庄司 雄哉, “(招待講演) 導波路型光アイソレータの進展,” Photonic Device Workshop 2022, 機械振興会館(東京), 2022年12月
- [2] 峰村 大輝，高 磊，須藤 吉克，村井 俊哉，山田 浩治，庄司 雄哉, “薄膜Ce:YIG/SGGGのSi導波路上へのµ-トランスファープリンティングを用いた導波路型光アイソレータの製作,” 応用物理学会春季学術講演会, 上智大学, 2023年3月
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