TDKら,超高速で光検出する超小型光電融合素子開発

TDKと日本大学は,波長800nmの光を20ピコ秒という超高速で光を検知できる素子「Spin Photo Detector(スピンフォトディテクタ)」を開発し,世界で初めて原理実証に成功した(ニュースリリース)。

AIの更なる進化には,これまで以上に膨大なデータを高速且つ低消費電力で転送する必要がある。現在,データ処理や演算を行なうCPUやGPUのチップ間,それらとメモリの間の通信は電気信号で行なわれている。

通信速度としては高速且つ配線距離が長くなっても通信速度が低下しない光通信や光配線の必要性が増しているが,それら光学素子と電子素子を融合させてコンパクトに実現する手段として,光電融合技術が世界中で注目されている。

こうした課題に対して,同社はHDD用磁気ヘッドで培った,電子と磁性を組み合わせたMTJ素子というスピントロニクス素子の技術を応用した。このスピントロニクス素子の大きなメリットの一つは,単結晶基板を用いた結晶成長を必要とせず,基板材料を選ばずデバイスを形成できる。

これは,従来の光検知素子(Photodetector)が半導体単結晶基板を必要とし,それらの直上に形成しなければならないとは対照的となっている。この要素は複数技術の融合をコンパクトに実現する必要がある光電融合分野においては大きなメリットとなるため,MTJ素子での光検知するスピンフォトディテクタというコンセプトを提案し,実験を行なってきた。

スピンフォトディテクタが用いる動作原理は,電子加熱という超高速で磁性材料が光に応答する物理原理を応用する。この物理現象に関して日本大学との共同開発を行ない,波長800nmの光を用いて超高速光パルスを照射し,20ピコ秒という超高速でスピンフォトディテクタが応答することを実証した。

従来の半導体光検知素子(Semiconductor Photodetector)では,波長が短くなるほど高速動作が困難になるという物理原理上の制約があるが,スピンフォトディテクタでは動作原理が全く異なり,電子加熱現象を用いるため,波長が短くなっても超高速動作が可能。また,動作波長領域も広く,可視光から近赤外光まで動作することを確認した。

研究グループは,可視光の高速検知も可能となったことにより,今後ますます成長が期待されるAR/VR用スマートグラス向けのデバイスの応用や,高速撮像素子などの応用も将来的には期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 理研や東京理科大など、X線と近赤外光で脳深部血管を可視化 観察深度2.7倍

    理化学研究所(理研)、東京理科大学、藤田医科大学の共同研究グループは、X線ライトシート顕微鏡「MAXWELL」に近赤外光(NIR)の検出を組み合わせた新たな顕微鏡「NIR-MAXWELL」を開発し、透明化処理をしていない…

    2026.10.08
  • 日立ハイテクとZEISS、高NA-EUV量産を支える電子線検査装置の開発を加速

     日立ハイテクとドイツの ZEISS社は、高NA-EUVの量産を支える検査装置として、次世代マルチビーム電子線検査装置の共同開発を加速させると発表した。(ニュースリリース)  半導体製造工程では、高品質なデバイス製造のた…

    2026.10.01
  • 住友化学と九大、KNN光変調器で180 Gbaud動作実証 光電融合向け新材料へ

     住友化学と九州大学は、KNN(ニオブ酸カリウムナトリウム)薄膜基板を用いた光変調器で、高い光変調効率と180 Gbaudの超高速動作を実証した(ニュースリリース)。AIデータセンターなどで導入が期待される光電融合、特に…

    2026.10.01
  • 台湾ITRI、3.2Tb/sシリコンフォトニクス光エンジンを開発

    台湾の工業技術研究院(ITRI)は、台湾経済部産業技術司(DoIT)の支援を受け、伝送容量3.2Tb/sのシリコンフォトニクス(SiPh)光エンジンを開発した(ニュースリリース)。生成AIの普及によってデータセンター内の…

    2026.09.24
  • 【解説】半導体を支える「光」 熊本県立大の新学部から見る半導体とフォトニクスの接点

     熊本県立大学は2026年9月1日、文部科学大臣から「半導体学部半導体学科」の設置認可を受けた(ニュースリリース)。2027年4月に開設し、1学年60人、教員16人体制で半導体分野の人材育成に取り組む。  「半導体学部」…

    2026.09.23

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア