中國科學院上海マイクロシステム?情報技術研究所の歐欣チームはスイスのローザンヌ連邦理工學院の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「光學シリコン」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「光學シリコン」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、光チップ技術の未來のために明るい絵を描いた。

この畫期的な研究成果は、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潛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、非線形光學特性で、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。歐欣チームは「萬能イオンナイフ」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、歐欣チームの技術的ブレークスルーにより、デバイスの光學損失は5.6 dB/mに減少し、この數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裝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、歐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來、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體材料の出現は、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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