【研究】発熱せず電子より千倍高速に通信可能な光子を制御できる発光シリコン

1 ：しじみ ◆fbtBqopam767 しじみ ★：2020/04/14(火) 15:35:57 ID:CAP_USER.net

■〜高速なチップ間通信に向けた前進

オランダのアイントホーフェン工科大学(TU/e)は4月8日(現地時間)、発光可能な六角形構造のシリコンゲルマニウム(SiGe)の開発に成功したと発表した。
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1246/697/01_l.jpg

現在の電子回路技術はめざましい発展とともに限界に達しつつあり、膨大なトランジスタをつなげる銅線は、電子が流れることによる抵抗とそれに付随して発生する熱が大きな問題となっている。

　一方で、フォトニクス技術で使われる光子は抵抗が発生せず、質量や電荷がないことから、散乱が少なく熱が発生しない。そのため、電子回路の通信を光通信に置き換えることで、通信速度をじつに1,000倍にまで高速化できるという。

　ただ、電子回路では一般的なシリコン(Si)は、半導体のなかでも発光させることが難しく、バルクシリコンの極端な発光効率の悪さから、フォトニクスにおいて不要と見なされていた。そのため、発光させやすいガリウムヒ素やリン化インジウムといった複雑な半導体が着目されているが、シリコンに比べて非常に高価であることから、既存のシリコンマイクロチップに組み込むのはハードルが高いとされている。

　今回、同大学の研究チームは、シリコンと互換性のあるレーザーを作るため、シリコンとゲルマニウム(Ge)を組み合わせた六角形の発光可能な構造を開発。これは半導体のバンドギャップをうまく使ったものという。
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1246/697/02_l.jpg

　電子が伝導帯から価電子帯に落ちるさい、半導体は光子を放出するが、これらの位置がずれる間接バンドギャップという状態ではシリコンのように光子を放出できない。しかし、50年前から存在している理論では、ゲルマニウムと合金化された六角形構造のシリコンは、直接バンドギャップを持っていることがわかっており、発光可能であることが示されていた。

　六角形のシリコンを作るのは簡単ではないが、研究チームはナノワイヤーを育てる技術を使い、まずは六角形の結晶構造を持つ別の素材でナノワイヤーを作成することで、純粋な六角形を実現。このテンプレート上でシリコン原子が六角形構造で育つように強制し、シリコンゲルマニウムの骨組みを成長させた。

　当初は発光できなかったが、不純物や結晶の不良を減らすことで、品質を高めることに成功。これにより非常に効率よく発光可能になった。現在はレーザーの作成に取り組んでいるが、これは時間の問題だという。これまでに、ガリウムヒ素やリン化インジウムとほぼ同等の光学特性を実現しており、ことが順調に運べば2020年中にシリコンベースのレーザーを作成できるとのこと。

　シリコンベースのレーザーができれば、主要な電子機器プラットフォームに光学的な機能を密に統合することができ、オンチップの光通信と分光法を基礎とする手頃な価格の化学センサーを実現できるだろうとしている。


https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1246697.html

2 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 15:39:41 ID:HPp0urdu.net

電子より光子
もう次世代の流れだろ。

3 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 15:48:43 ID:i8gthNAr.net

おれの初恋のひとは・・光子

人にかくして　流す花
だってヨ~
ここは関宿　大利根川の　あの娘川下〜

4 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 15:49:25 ID:OWBbw++R.net

ドープとフォトエッチングで作り込めるのかな。

5 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 15:51:53.16 ID:5RPtc1Dk.net

発熱せずと高速だけが見えたらコロナのことだと思ってしまった

6 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 15:53:28.92 ID:AIvO2D3Q.net

すばらしい…

7 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:03:06.02 ID:djAkGrnZ.net

光子顕る

8 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:04:20.40 ID:PVB2vqN+.net

よく解らんがアンドロイドが街中に溢れ出すのも時間の問題ってことだな

9 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:04:33.96 ID:b8Cb6cIw.net

マジンガーZが実用化される時が来たな

10 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:18:41.02 ID:qcVX2x04.net

メイドロボット制作の基礎になる素材研究と開発。
冗談ではなく、人に代わる農業ロボットは必ず作られるだろう。
家庭においては、人間と同サイズのモノができよう。

11 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:47:34 ID:46YSs/6d.net

電子が一センチ進む間に、
光子はどれだけ進む？
波長何個分？

12 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 16:56:10 ID:XFDlU20G.net

PCから直接光ケーブルにつなげるようになるんやろか
LANの配線がEtherケーブルから光ケーブルになったり

13 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 17:14:38 ID:N/Xw6h3U.net

>>10
それ別の技術だろ…(´ ・ω・｀)

14 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 17:21:49 ID:/UDIDSlF.net

森

15 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 17:42:44 ID:xeQ6nysv.net

よく分からんのだが、銅線の配線みたいに急激に曲がれるのか？
トランジスタみたいな論理制御が光(レーザー)のみで出来るの？
現在の集積回路みたいに一度に複雑な経路形成できるの？

16 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 18:02:40.39 ID:5dfS8bR6.net

俺の頭と体にも埋め込んでくれ

17 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 18:07:42.60 ID:z8iPY1NM.net

>>16
組み込まなくても既に光ってるやん、頭

18 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 18:15:45.68 ID:2/ROHLla.net

通信が光速でも
演算も増幅も出来なさそう

レーザーではないけど、光で伝送するフォトカプラはIC化されて
秋月電子でも手に入る

レーザーを出す部分は発熱する
光が通るところも幾らか発熱する
レーザーから電気信号に変換するところも発熱する

SiGeは原料は安価だが
製造に手間がかかるようではかえって高価になる

この研究は良い結果を出していると思うが
アピールポイントが間違っている

19 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/14(火) 19:40:21 ID:46YSs/6d.net

>>18
増幅も演算も出来るよ。
ただ集積出来ない。

20 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/15(水) 02:31:03.79 ID:1KtDDGmE.net

光チップは昔から何度もニュースでは見るがいつまでも実用機は見ないな。
そろそろ普通に普及してもおかしくはない頃だけど。

光ファイバー周りでは使われてたりするし、量子コンピュータで強力だしで期待はできるんだが、単純に普通に使えるようなのを見たい。

21 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/15(水) 19:21:26 ID:A80qsFTA.net

量子も光子も同じなんでしょ？

22 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/24(金) 17:24:06 ID:COgo54jQ.net

ゲルマって研ナオコのだろｗ

23 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/25(土) 00:53:07.02 ID:qEZVgXno.net

>>10
最も必要としている現場は、介護だと思うのですが。

24 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ：2020/04/25(土) 07:54:02.94 ID:3DQ1yu2U.net

>>23
人を相手にするのはまだ無理
まずは農作業や家事大工、そしてペット飼育といった段階踏まないとたどり着けない
家事の手間が省けるようになれば人手は介護に回せるし

25 ：名無しのひみつ：2020/05/18(月) 02:30:47 ID:5CXPLiFI.net

俺らもいずれ光子結晶になるんだよ。