| 研究課題/領域番号 |
19K15055
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
渥美 裕樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30738068)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | シリコンフォトニクス / 光ピンセット / 表面光結合器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、レンズ構造有する表面湾曲シリコン光結合器をシリコンチップ上に二次元アレイ集積した、動的オンチップ光ピンセットシステムを開発する。具体的にはフレキシブルなレンズ集光機能を有する表面光結合器アレイの出力ポートや点灯パターンを、チップ集積したマトリックス光スイッチで制御し、ターゲット粒子の捕捉、位置検出、回転移動、識別などの様々な機能を実現する。評価サンプル自体に集光機構を集積することでシンプルな顕微鏡システムでの観察評価が可能となり、評価システムの圧倒的な低コスト化につながる。
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| 研究成果の概要 |
CMOS技術との高いプロセス親和性を有するシリコンフォトニクスは、低コストかつ大量に光集積チップを生産することができる。本研究では、数百ナノメートル四方オーダ内に強く光を閉じ込めることができるシリコン光導波路をチップ表面に物理湾曲させた垂直湾曲光結合デバイスを用い、溶媒内に混入させたターゲット(数ミクロン径粒子)の捕捉・操作を図った。高屈折率クラッド材料である窒化シリコンを用いることで、溶媒内に集光点もしくはコリメート光を発生できることを数値解析で明らかにするとともに、光集積チップの作製、および封止技術、観測技術を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シリコンフォトニクスは光通信業界ですでに商用化が進んでいるが、将来様々な分野での利用が期待されている。本研究で取り組んだ光ピンセットデバイスに関しては、バイオセンシングや材料科学分析といった分野を中心に非常に強力なツールとなりうる。本開発目標デバイスは、画期的な光結合器デバイスとして実績を有するシリコン垂直湾曲導波路構造をベースとしており、そのレンズ機能を担うクラッド材料を選択することで多種多様なビーム制御が可能であることを明らかにした。これは、光ピンセットとしての多種多様な機能性の創出につながるものである。
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