中国科学院上海マイクロシステム・情報技術研究所の欧欣チームはスイスのローザンヌ連邦理工学院のTobias Kippenbergチームと協力し、タンタル酸リチウム集積光チップという新型の「光学シリコン」チップの開発に成功し、光チップ技術の新たな章を開いた。彼らが開発した新型の「光学シリコン」チップであるタンタル酸リチウム集積光チップは、その卓越した性能、例えば低遅延、高周波幅、低消費電力などの特徴を用いて、光チップ技術の未来のために明るい絵を描いた。

この画期的な研究成果は、5月8日に「Nature」誌に公開され、タンタル酸リチウム材料の光チップ分野における巨大な潜在力を明らかにしただけでなく、次世代光電集積チップの生産にも確実に実行可能な技術経路を示した。

タンタル酸リチウム、この無機結晶材料は、その卓越した圧電、強誘電、光電、非線形光学特性で、今回の研究の核心となった。研究開発チームは「シリコン-シリカ-タンタル酸リチウム」からなるシリコン基タンタル酸リチウム異質ウエハに光導波路を巧みに彫刻した。この過程は伝統的な電子チップの製造技術と同じだ。

重要なのはタンタル酸リチウム単結晶薄膜の正確な厚さと薄膜とシリカとの界面の品質である。欧欣チームは「万能イオンナイフ」の異質集積技術を用いて、高品質のシリコン基タンタル酸リチウム単結晶薄膜の異質ウエハの製造に成功し、製造効率を大幅に向上させた。

さらにエキサイティングなことに、欧欣チームの技術的ブレークスルーにより、デバイスの光学損失は5.6 dB/mに減少し、この数値は他のチームが報告したウエハ級ニオブ酸リチウム導波路の最低損失値を下回った。このような超低損失タンタル酸リチウム光子装置のマイクロナノ加工技術の開発は、光チップの大規模生産に堅固な技術的支持を提供した。現在、欧欣教授とそのチームは8インチウエハの製造に成功している。

チップ技術の登場以来、世界のチップ産業は何度も技術革命を経て、チップ性能の飛躍と応用分野の開拓により、チップ性能の向上と製造コストの制御は業界が直面する重大な挑戦となった。この背景の下で、ニオブ酸リチウム光子技術やシリコン光技術などの新しい集積光電技術、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの新しい半導体材料の出現は、光通信、光計算、光記憶などの分野の発展に新たな活力を注入した。

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