Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

本研究は、電子ビーム露光法の本質的欠点を克服すべく、大面積で高スループットなフォトニック結晶用周期構造を作製するための実用的なパターン形成法を開発し、実際に光デバイスに適用することを目的として行ったものでああり、その結果2光束干渉露光法を用いて、直径約40mmの範囲にわたりほぼ均一な周期250-500nmの2次元周期構造の作製技術を確立した。またこの2次元周期構造を用いて、2次元は元より3次元フォトニック結晶を作製し、これらの多次元周期構造を用いた光励起半導体レーザを作製し、実際に分布帰還型モードによるパルス発振を実現した。具体的な成果は以下の通りである。
・多重2光束干渉露光法により、2次元までのフォトニック結晶として機能する周期構造を、約30x40mmの楕円状の大面積に高均一高スループットで露光・作製する技術を開発した。
・ArイオンミリングとHFによる形状整形、またはCl_2系RIEにより約100cm^-1の高結合係数が達成可能であることを示した。
・表面2次回折格子により、面方向への発光効率の約2倍の増強効果を得た。
・下部にInGaAsP/InP DBR(32ペア)、上部に表面2D PCを有するInAIGaAs/InAIAs MQW構造において、パルス光励起によりレーザ発振を実現した。
・光励起方向をPC軸に対して回転することにより、約2nmの波長可変特性を得た。
・RCWA法により、InGaAsP/InP DBR及びa-Si/SiO_2 3D PCの反射率特性を解析した。前者では無反射入射角が存在するが、後者では完全フォトニックバンドが波長約1000nmの広波長域で得られることを明らかにした。
以上の一連の成果は本研究課題で目標としていたものをほぼ包含しており、本研究で取り組んだ干渉露光法の有効性、フォトニック結晶半導体レーザの基本的な有効性を世に示すことができたと考えている。

【研究分担者】
中尾正史	日本電信電話(株)	フォトニクス研究所	主幹研究員