SIGLENT（シグレント）SDS5000X HDシリーズ デジタル・オシロスコープ

「異種材料融合と集積技術を用いた高性能光デバイス」とは、従来の単一材料系で作製されていた光デバイスにおいて、機能ごとに最適な異なる複数の材料を組み合わせ（融合）、それを一つの基板やチップ上に高度に集積することで、単一材料では実現困難だった高い性能や多機能性を引き出す研究開発分野です。

この技術は、特にデータトラフィックの爆発的な増加に伴い、**光電融合（光と電気の融合）**技術の進化を加速させる中核として注目されています。

異種材料融合の背景と目的

高性能な光デバイスを作るには、「光を出す」「光を変調する」「光を導く・検出する」など、様々な機能を高次元で実現する必要があります。しかし、それぞれの機能に最適な材料は異なります。

異種材料融合（ヘテロ集積）は、これらの材料を適材適所に組み合わせることで、それぞれの強みを最大限に活かした光デバイスを実現することを目的としています。

主要な集積技術

異種材料を融合させるための代表的な集積技術は以下の通りです。

1. ヘテロジニアス集積 (Heterogeneous Integration)

これが「異種材料融合と集積」の代表的な手法です。

• 概要: 異なる材料系（例：InPとシリコン）で別々に作製した素子や薄膜を、貼り合わせ（ボンディング）技術などを利用して、共通の基板上に物理的に接合し、光学的・電気的に接続する技術。

• メリット: 各素子の材料を機能最適化できるため、高性能化と高集積化の両立が可能。特にシリコンフォトニクスの基板上にInP系レーザーを搭載する技術が主流。

2. ハイブリッド集積 (Hybrid Integration)

• 概要: 異なる材料の素子（チップ）を別々に製造し、光結合や電気配線（ワイヤボンディングなど）によって物理的に近接して実装する技術。

• メリット: 個別の高性能素子を組み合わせるため、比較的早く製品化しやすい。ただし、集積密度や小型化には限界がある。

応用例と未来

異種材料融合技術は、次世代の高速・大容量通信を実現するために不可欠な要素です。

1. 光電融合チップ:

   • シリコン基板の低コスト・高集積性を活かしつつ、InP系半導体の高い発光・変調特性を付加することで、従来の電気配線を光配線に置き換える光I/Oや、サーバー内の**コパッケージ光集積（CPO）**を実現し、データセンターの消費電力と遅延を大幅に削減します。

2. 高性能センサー:

   • シリコン上の光回路と特殊なIII-V族半導体などを融合することで、高感度かつ小型の**LiDAR（ライダー）**やバイオセンサーなどを実現します。

3. 量子デバイス:

   • 将来的に、量子光源や量子メモリなどの異なる量子材料を融合し、一つのチップ上で処理する量子集積回路への応用も期待されています。