超薄・超平坦ダイヤモンド膜のスケーラブルな生産 学術的背景 ダイヤモンドは、その優れた物理的特性から、電子、光子、力学、熱学、音響学など幅広い分野で応用が期待される材料です。しかし、過去数十年にわたる研究の進展にもかかわらず、大規模な高品質な超薄膜の生産は依然として大きな課題でした。従来のダイヤモンド膜の生産方法、例えばレーザー切断や化学気相成長（CVD）は、高品質な単結晶ダイヤモンド（SCD）を生産することができますが、大規模な工業的応用においては多くの制約があり、特に大面積で超薄かつ表面が平坦なダイヤモンド膜の生産が困難でした。これらの問題は、ダイヤモンド材料の半導体技術への応用を大きく妨げていました。 この問題を解決するため、研究者たちは大面積で超薄、超平坦かつ転写可能なダイヤモンド膜...

単結晶2次元半導体の成長ベースのモノリシック3次元統合技術に関する研究 学術的背景 現代の電子産業の急速な発展に伴い、3次元（3D）統合技術は電子デバイスの性能を向上させる重要な手段となっています。従来の2次元（2D）集積回路は、サイズの縮小と性能向上において多くの課題に直面しており、特にナノスケールでは抵抗-容量（RC）遅延問題が顕著になっています。これらの制限を克服するため、研究者たちはチップを垂直に積層することで配線距離を短縮し、消費電力を削減し、データ伝送効率を向上させる3次元統合技術の探求を始めています。 現在、シリコン貫通ビア（Through-Silicon Via, TSV）技術は単結晶デバイスの3次元統合を実現する唯一の方法です。しかし、TSV技術にはコストが高い、チップの位...

超狭帯域混合集成自己注入ロック式780nmレーザーに関する研究報告 研究背景 現代科学技術において、狭帯域レーザーは多様な用途で非常に重要な役割を果たしています。これには、古典的および量子センシング、イオン捕捉系、位置測定／ナビゲーション／タイミングシステム、オプティカルクロック、マイクロ波周波数合成器などが含まれます。特に可視光および近赤外光スペクトル範囲における低ノイズレーザーは、量子計算、センシング、原子時計に使用されるレーザービームの束縛および冷却技術のために重要です。本研究では、780nmの動作波長で混合集成された狭帯域レーザーを示し、105Hzの自己異なり帯域幅を実現しました。この研究は、Hzレベルの狭帯域レーザー技術の実現可能性を示すだけでなく、将来の探求のための基礎も築いてい...

背景紹介 光子統合回路（PICs）は、高速データ伝送を実現するために重要な意味を持っています。しかし、従来の光子統合回路は単一平面または少数の重ね合わせられた平面だけを使用していたため、光信号のルーティングは制限されていました。さらに、実際の応用では、結合損失をできるだけ低減する必要があります。現在の光子統合回路は、主に平面製造技術によって構築され、シリコン絶縁体（SOI）、シリコン窒化物（SiN）、リチウムナイオベート絶縁体（LNOI）などの材料が含まれています。しかし、これらの方法は、光路結合損失が高かったり、3D自由経路の光路が複雑で実現が難しかったりする問題にしばしば直面します。 これらの制限を克服するために、研究チームは、新しい製造方法として、光線曝露によって制御される屈折率（SC...

高速大功率自由空间光通信：瓦特级光子晶体表面发射激光器の直接変調 背景紹介 半導体レーザーは、光通信の重要な光源として、小型、低コスト、長寿命、高効率などの特徴から広く応用されています。例えば、垂直共振器面発光レーザー（VCSELs）は、その低消費電力と広帯域直接変調能力のため、データセンターの短距離光インターコネクションに適しています。一方、分布帰還（DFB）レーザーはその単一モード動作特性により、長距離光ファイバ通信で広く用いられています。近年、半導体レーザーを利用した自由空間光通信（FSO）が長距離で高速に伝送でき、光ファイバを必要としないため、注目を集めています。FSO技術は、5Gと未来の6G通信におけるバックホールおよびフロントホールネットワーク、衛星間通信、深宇宙通信などに潜在的...