波長変換素子を目的としたワイドギャップ半導体分極反転構造の作製

周期的分極反転構造を用いて作製される高効率波長変換素子(第二高調波発生,SHG素子)は、短波長コヒーレント光源として大きな期待を集めている。特に、誘電体材料LiNbO3は電界印加により分極反転構造が形成可能なため、活発な研究・開発が進められている。しかし、この材料系では波長領域は可視光(420nm程度)に限定される。大きな禁制帯幅を持つ、ワイドギャップ半導体材料を用いて、SHG素子を作製することができれば、AlNを用いた場合、波長範囲を200nmの紫外線領域まで一挙に拡大することが可能となり、極めて大きなインパクトとなる。しかし、ワイドギャップ半導体においては、電界印加による分極反転は不可能であり、高効率SHG素子の報告例はない。申請者は、H17/4にワイドギャップ半導体の性質をうまく用いた分極反転構造の作製方法を発案し特許を出願した。そのアイデアとは、まず、SiCを用いて、ウエハー融着技術と微細加工技術、埋め込み成長技術を組み合わせ、図1に示す構造を作製し、続いてこの上に、ワイドギャップ半導体AlN/AlGaNダブルヘテロ構造を形成することで、図2に示す周期的分極反転を持つAlGaN光導波路構造、つまり、紫外SHG素子を実現するというものである。本申請では、図1のSiC分極反転構造の実現を必達目標とし、さらに副産物として得られる、SiC分極反転構造における第二高調波発生の検証を行う。

国立研究開発法人科学技術振興機構