イオンビーム照射による光機能デバイスの作製技術の開発

Development of fabrication technique of optical functional devices by ion beam irradiation

三浦 健太*; 花泉 修*; 加田 渉*; 小澤 優介*; 稲田 和紀*; 久保田 篤志*; 河嶋 亮広*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 大久保 猛; 山崎 明義*; 横山 彰人; 神谷 富裕; 山本 春也; 杉本 雅樹; 吉川 正人

Miura, Kenta*; Hanaizumi, Osamu*; Kada, Wataru*; Ozawa, Yusuke*; Inada, Kazuki*; Kubota, Atsushi*; Kawashima, Akihiro*; Sato, Takahiro; Ishii, Yasuyuki; Koka, Masashi; Okubo, Takeru; Yamazaki, Akiyoshi*; Yokoyama, Akihito; Kamiya, Tomihiro; Yamamoto, Shunya; Sugimoto, Masaki; Yoshikawa, Masahito

イオンビーム照射技術を用いた光スイッチや発光素子の光機能デバイスの製作を目的として、(1)プロトンビーム描画を利用したマッハツェンダー(MZ)導波路型熱光学スイッチ、(2)SiO部材へのSiとCイオンの注入と1200C以下でアニール処理を行うことによる可視領域で発光する材料の開発を行った。(1)では、Si基板上に下部クラッドのSiO層と光伝搬用のPMMA層をそれぞれ5mと8mに積層した試料に、1.7MeV, 1mのHビーム(50pA)を用いて、ドーズ量100nC/mmで、線幅8mのY分岐を左右対称に接合した長さ30mmのMZ型の線を描画した。この後、上部クラッドとして10mのPMMA層を積層し、導波路とした。これを光スイッチとするため、フォトリソグラフィによりTi薄膜ヒーターとA電極を試料表面に形成し、波長1.55mにおけるスイッチ特性を評価した。この結果、スイッチング電力は約43.9mW、ON/OFF比は約9.0dBと測定され、これらは従来型の石英系熱光学スイッチに比べ優位なものであった。(2)では、SiO部材への150keV-Siの注入量を510/cmに固定し、75keV-Cの注入量を1, 3, 5, 710/cmと変えた。照射後、大気中、1000Cにおいて25分間のアニールを行い、発光の観測を行った結果、可視域の発光が観測できた。更に、Cイオンの照射量によって、発光ピーク波長がシフトすることから、発光色をイオンの注入量で制御可能であることも明らかになった。

no abstracts in English