| 研究課題/領域番号 |
20H02200
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
西山 伸彦 東京工業大学, 工学院, 教授 (80447531)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 半導体レーザ / 接合 / 半導体薄膜 / オンチップ光配線 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来の光電融合集積回路実現に資するシリコン基板上極低消費電力光源である半導体薄膜レーザにおいて、高効率な光出力特性を有しながら従来の1/10程度となるデータ伝送エネルギーコスト10fJ/bitが可能となる素子の実現を目指す。新たなシリコン基板への化合物半導体異種材料接合手法の導入による放熱性の大幅な改善、従来よりもさらに高い光閉じ込め構造の導入などを通じ、従来の特性を上回るデータ伝送特性を実現し、半導体薄膜レーザの光電融合光集積回路光源としての優位性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
将来のCMOS回路上のオンチップ光配線実現に向け、低消費電力動作で期待される半導体メンブレンレーザの究極の高効率化を目指し、研究を行った。シリコンナノフィルムを利用した直接接合技術を実現する事で、従来の半分となる熱抵抗を実現し、100度を超える環境でも動作することを実証した。また、光閉じ込めを「適度」に高めることにより、ホールバーニングを避けつつ、しきい値を低減することに成功した。最後にこれらの技術を利用して、光集積回路を作製し、10Gbps以上でのチップ内データ伝送を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果により、シリコン基板上のオンチップ光配線が効率よくデータ伝送が可能であることを示した。この成果は、近年問題になってくるトランジスタの小型化による、チップ内伝送距離の長尺化によるデータ伝送速度の制限をうち破り、トランジスタ自体が速くなればなるほど、チップの性能を向上できるという本来の流れに戻すことが可能となる。これは、今後も続いていく情報処理量の増加への要求に答えるため、重要な取り組みであると理解できる。
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