バルク型フォトニック結晶構造における可視光領域トポロジカルエッジ導波路の設計と理論解析

摘要

フォトニック結晶(PhC)は、光デバイスの高性能化・高機能化に有用なデバイス技術であり、近年ハニカム格子に配置した誘電体ロッドやホールにより光領域でのトポロジカルエッジ伝搬の理論予測や実験的検証が報告されている。また、窒化物半導体系PhC デバイスでは効率的にPhC 領域へ光を閉じ込める架橋メンブレン型構造が広く用いられるが、電流駆動システムの実現には困難を伴う。一方、我々は電流駆動PhC デバイス作製を目指して、屈折率導波構造と高アスペクト空孔により光をPhC 領域に集中させるバルク型構造の検討を行なっている。これまでに、窒化ガリウム(GaN)の水素雰囲気下での熱分解反応を利用した低損傷極微細ナノ加工技術であるHEATE 法を用いて、バルク型PhC 構造に不可欠な高密度かつ高アスペクトなGaN ナノホールアレイが作製可能であることを報告した。本研究では、GaN 系バルク型PhC 構造における可視光領域トポロジカルエッジ伝搬の実現に向けたデバイス構造設計と理論解析を行なった。