| 研究課題/領域番号 |
26289103
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
福田 光男 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50378262)
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| 研究分担者 |
石井 佑弥 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30633440)
石山 武 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40314653)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 表面プラズモン / 近接場光 / 光・電子融合素子 / 光デバイス / 光回路 / 光論理演算回路 |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度の研究実施計画は、複数の表面プラズモン導波路が金属酸化膜電界効果トランジスタ（MOSFET）のゲート電極へ接続された構造の集積デバイスを開発し、その特性を確認することである。そのために平成26年度に確立された設計およびプロセス方法を適用した開発を進めた。その結果、2つの表面プラズモン導波路からなるMOSFET集積回路を作製することができ、さらにその動作を確認できた。
具体的には、平成25年度に開発した表面プラズモン検出器をシリコン基板上へモノリシック集積したMOSFETを基本に、そのゲート電極に平成26年度に開発した表面プラズモン金属配線導波路を複数組み込んだ表面プラズモン－電子デバイス融合回路を設計・作製した。本デバイスの複数の表面プラズモン導波路上に設けられたそれぞれの表面プラズモン励起部へ1300nm帯のレーザ光を照射し、励起された表面プラズモンがそれぞれの導波路を伝播することおよびそれらのビート信号でMOSFETが動作することを確認した（コヒーレント動作）。さらに、強度変調された入射光に対しても、表面プラズモンを介して、MOSFETが動作可能であることを確認した。これらの結果より、シリコンに透明な通信波長帯である1300nmや1550nm帯の光で動作する表面プラズモン－電子デバイス融合回路を開発し、その可能性を示すことができたと言える。
また、表面プラズモン変調器の基本構造の設計を行ない、周波数変調器の作製とその動作を確認できた。さらに、シリコン基板上に表面プラズモン金属配線導波路と多モード干渉計からなるANDとXORが一体構成されたプラズモニック半加算器を設計・作製し、その動作を、世界に先駆けて、確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成27年度の開発目標である複数の表面プラズモン金属配線導波路を有するMOSFETモノリシック集積回路を開発し、その動作を確認できている。さらに、平成28年度および29年度で実施予定の表面プラズモン変調器やプラズモニック論理演算回路の基本ユニットの開発に成功している。これらを勘案し、上記区分の判定とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度の研究目標は（１）表面プラズモン変調器の開発と（２）プラズモニックデバイスや電子デバイスとの集積化である。
（１）表面プラズモン変調器の開発
平成26年度に開発した表面プラズモン金属配線導波路上で動作する単純な構造の周波数変調器または光吸収型の変調器を開発する。
（２）表面プラズモン変調器を含んだ集積回路の開発
表面プラズモン変調器とプラズモニックデバイスや電子デバイス（表面プラズモン金属配線導波路、伝播光－表面プラズモン変換器、検出器およびMOSFET等）との一体化集積デバイスを開発する。
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