利用報告書 / User's Reports


【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23OS1007

利用課題名 / Title

フォトニック結晶レーザの開発

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non 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）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

リソグラフィ/Lithography,　蒸着・成膜/Evaporation and Deposition, 電子線/EB, 半導体レーザ, フォトニック結晶, EBリソグラフィー描画装置


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)

近藤 正彦

所属名 / Affiliation

大阪大学　大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

梶井 博武,葉 漢嶠(Ye Hanqiao),左 如氷(Zuo Rubing),足立 雄紀,木下 諒星,潟口 宗誠,馬路 倫太郎,武藤 広高,加藤 諒,工藤 悠人,林 楓真

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

近田 和美,山田 里絵

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-103：超高精細電子ビームリソグラフィー装置
OS-117：EB蒸着装置


報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

近年の情報通信容量の増大化に伴い電気伝送の限界という問題が生じている。そのため、 新たな情報通信デバイスが必要となっており、革新的な短距離光通信へ向けた半導体レーザの開発が求められている。我々は2次元 フォトニック結晶 (2D PhC) 中に形成される円形欠陥 (Circular Defeat in 2D PhC: CirD) 共振器を用いるCirDレーザ の研究開発を行っている 。

実験 / Experimental

電流が流れるAlGaAsファンネルの断面積は、AlGaAsをAlGaOxに酸化する時間を調整することで制御できる。屈折率が低く絶縁体であるAlGaOxの酸化幅が大きくなると、レーザの閾値は低下するが電気抵抗が増加する。したがって、低閾値と低抵抗を両立させるために、酸化幅の最適化が重要課題となる。初めに、最適な酸化幅を理論的に予測した。次に、酸化幅が異なるCirDレーザを作製して、光励起による閾値パワーと酸化幅の関係から最適な酸化幅を実験的に求めた。

結果と考察 / Results and Discussion

有限差分時間領域法により理論計算した光電磁場強度より、最適な酸化幅は360 nm ~ 400 nmであると予測した。最適酸化幅の実験結果を、https://doi.org/10.1002/pssa.202300556に示す。実験的に求めた最適な酸化幅範囲は、360 nm ~ 410 nmであった。理論値と実験値がほぼ一致した。

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、科研費　基盤研究（B）JP23H01467、挑戦的研究（萌芽）JP22K18974　および、ULVAC社との共同研究の成果である。


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)
  1. Rubing Zuo, Investigation into Oxidation Width of AlGaOx Cladding Layer for Circular Defect in 2D Photonic Crystal Laser, physica status solidi (a), 221, (2023).
    DOI: 10.1002/pssa.202300556
  2. Yuki Adachi, Improvement of Output Extraction Efficiency by Optimizing Edge Structure of Circular Defect in Photonic Crystal Laser, physica status solidi (a), 221, (2024).
    DOI: 10.1002/pssa.202300579
  3. Rubing Zuo, Room‐Temperature Continuous Wave Lasing of Circular Defect in 2D Photonic Crystal (CirD) Laser with AlOx Cladding Layers Fabricated by One‐Step Dry Etching, physica status solidi (a), 221, (2024).
    DOI: 10.1002/pssa.202300576
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. Zuo et al., 42nd Electronic Materials Symposium (EMS-42) , Fr1-18, 2023 Oct. 13
  2. Adachi et al., Photonic Device Workshop 2023 (PDW2023), P-28, 2023 Dec. 7
  3. Sato et al., Photonic Device Workshop 2023 (PDW2023), P-30, 2023 Dec. 7
  4. Kubota et al., Photonic Device Workshop 2023 (PDW2023), P-31, 2023 Dec. 7
  5. Kondow et al., 5th Euro-Mediterranean Conference for Environmental Integration (EMCEI-2023), T1-OS5-4, 2023 Oct. 3
  6. 葉漢嶠, 日本学術会議 総合工学委員会 ICO分科会 2023公開シンポジウム『光がもたらす未来社会』, P-38, 2023/7/10
  7. 左 他, 第84回応用物理学会 秋季学術講演会, 23a-A308-1, 2023/9/23
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

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