キーワード：窒化ガリウム，光電気化学エッチング，微小共振器 ■■■■■族窒化物半導体は、その材料特性から発光デバイスを中心に研究が進展しており、■■■やレーザダイオードは商用化もされている。■■■族窒化物半導体は機械的に強固でありかつ薬品耐性が高いため、その加工技術はデバイス応用上の重要な要素技術となっている。例えば、レーザの熱的作用を利用した加工は、同半導体のデバイス応用上重要な加工技術の一つである。■■■の■■接合層の下に光吸収層を形成しておき、外部光源からの光の吸収時に発生する熱を利用したレーザ加工が、ダイオードを基板から切り離すレーザリフトオフ技術の用途で利用されている■■■。■■レーザを用いた同様の加工技術は、微細構造を■■■族窒化物半導体に形成する方法としても近年研究されている。サブミクロン程度の厚みの■■■族窒化物半導体薄膜を中空状にした構造（中空スラブ構造）は、そうした微細構造の一つである。中空スラブ構造は、上下面における全反射により光を閉じ込めることで、スラブを基板とする光回路素子への応用が期待されている■ ■■■。■■■族窒化物半導体の中空スラブ構造の主な作製法として、光電気化学反応を利用した加工法が研究されている■ ■■■■■■■。しかしながら、同手法では、光散乱の原因となる表面粗さが、加工後のスラブ表面に発生することが課題となっている。より高品質なスラブ構造を作製するために、レーザ光を利用した光電気化学プロセス（レーザ援用光電気化学エッチング）が近年提案■■■されており、レーザ光の高い制御性を活かすことでスラブの高品質化につながることが期待されている。■本研究では、レーザ援用光電気化学エッチング法の実験条件を検討することで、これまでより高品質な中空状の窒化ガリウム（■■■）スラブを作製し、それを微小共振器の高品質作製に応用することを目的とする。高品質な■■■微小共振器は、可視光領域で動作する光集積回路用レーザ光源の基本構造として、その応用が期待される。■ ２．実験方法 ・■■レーザ援用光電気化学エッチングによる中空状窒化ガリウムスラブの形成原理■■■■■は化学的に安定であることから、一般的な酸・アルカリ溶液を用いた加工が困難であることが知られている。１．研究の目的と背景 ■窒素（■）と■■■族元素（■■■■■■■■■■）の化合物である電気通信大学■大学院情報理工学研究科■情報・ネットワーク工学専攻■（ ■ ■年度■奨励研究助成（若手研究者枠）■■■ ■ ■ ■■■■ ） 准教授■田尻■武義■化学反応を引き起こす方法の一つとして、材料に吸収される短波長光を照射することで生じる光電気化学反応が知られている。この反応は、■■■においては下記の化学式で表される■■■。■式ff■■は、光吸収によって生成された正孔（■■）が、■■■と水との酸化反応を促進することを表している。生成された酸化物は、一般的な酸・アルカリ溶液に溶解するため窒化ガリウムを化学的に分解（エッチング）することが可能となる。■この原理により■■■スラブを中空状に加工する技術が微小な光デバイスへの応用を目的に研究されている。これらの研究では、■■■より光吸収性の高い窒化インジウムガリウム（■■■■■）を、■■■スラブ層の下地材料（犠牲層）として製膜し、それを光電気化学反応によって選択的に取り除く加工ffアンダーカット■が行われている。特に、キセノンランプを厚い■■■基板に通すことで、スラブへの光の吸収成分を取り除き、それを■■■■■系犠牲層に吸収させる方法が用いられてきた。しかしながら、同手法では、照射光の制御性が低く、スラブと犠牲層のエッチングの選択性の向上には限界があり、スラブの表面荒れ等の構造変形が生じることが知られている■■■。本研究では、スラブに対してより高い選択比で犠牲層のみをエッチングするために、より制御性の高い光源として、レーザを用いるレーザ援用光電気化学エッチング法を検討した。この場合、レーザ光が有する高い波長選択性などにより、正孔を犠牲層のみに生成する等が可能となり、■■■スラブの品質改善が期待される。■ ・ ■窒化ガリウム微小共振器の作製法■■可視光帯の光を閉じ込める中空状の■■■スラブは、スラブ厚みが■■■■■■程度で作製される。スラブの面内にも構造を形成することで、可視光を微小領域に閉じ込める共振器をスラブに作製することも可能であり、光集積回路におけるレーザ光源の基本構造として、その高品質な作製法の開発が期待されている。本研究では、レーザ援用光電気化学エッチングの応用として、中空■■■スラブに微小共振器構造を作製し、共振器特性の評価によって■■■スラブの高品質化の可能性を明らかにする。 − 420 −レーザ援用光電気化学プロセスによる 窒化ガリウム微小光共振器の高品質作製 𝐆𝐆𝐆𝐆𝐆𝐆+𝟑𝟑𝟑𝟑++6𝐎𝐎𝐇𝐇- → 𝐆𝐆𝐆𝐆𝐎𝐎𝟑𝟑-+ 𝟏𝟏/𝟐𝟐 𝐆𝐆𝟐𝟐+𝟑𝟑𝐇𝐇𝟐𝟐𝐎𝐎■■■(1)■
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