【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0098
利用課題名 / Title
ナノフォトニクスデバイスの研究開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
光デバイス/ Optical Device,CVD,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,光導波路/ Optical waveguide,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
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)
山下 大喜
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
佐藤 平道,山崎 将嗣,大塚 照久,木塚 優子,郭 哲維
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
AT-047：走査プローブ顕微鏡SPM_2[SPM-9600/9700]
AT-081：プラズマCVD薄膜堆積装置（SiN）
AT-089：赤外線ランプ加熱炉（RTA）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
二次元材料は強い層内共有結合と弱い層間ファンデルワールス力によって結合した層状物質で、三次元材料にはない様々なユニークな物性を持つ。その中でも二次元材料中の原子欠陥から単一の光子を発生させることが可能で、新たな量子光源として注目されている。この二次元材料がもつ単一光子源としての機能を、性能とコストを両立したデバイスとして応用発展させるために、本研究では、二次元材料単一光子源をフォトニクスプラットフォーム上に集積し、制御する基盤技術の確立を目指している。今回、光導波路および光共振器を作製するための基板材料である窒化シリコンの成膜と、二次元材料の光学活性化のためのアニーリングを行った。
実験 / Experimental
光導波路を作製するための基板材料として、プラズマCVD薄膜堆積装置(AT-081)を用いて窒化シリコンの成膜を行った。二次元材料中の欠陥を光学活性化させるため、赤外線ランプ加熱炉(赤外線ランプ加熱炉)を用いて二次元材料のアニーリングを行った。二次元材料の表面状態を調べるため、走査プローブ顕微鏡(AT-047)を用いて観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
プラズマCVD薄膜堆積装置を用いて成膜した窒化シリコンを用いて、両端にグレーティングカプラのついた光共振器を作製した（図１）。発光スペクトル測定を用いて共振モードができていることが確認できた。一方、基板からの発光が他手法を用いた窒化シリコン膜よりも強いことがわかった。成膜種、成膜条件の違いによるものだと考えられる。アニールした二次元材料の光学特性を評価し、欠陥由来の発光が確認できた。その二次元材料について、走査プローブ顕微鏡を用いて表面状態の確認を行った。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ 成膜した窒化シリコンから作製した光共振器
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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.
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