住友化学は９月28日、九州大学と、ＫＮＮ（ニオブ酸カリウムナトリウム）を光電融合、特にコパッケージドオプティクス（ＣＰＯ）向け光変調器の基幹材料として活用する可能性を共同で検証し、高い光変調効率と１８０Ｇｂａｕｄの超高速動作を実証したと発表した。これにより、ＫＮＮが次世代の光電融合デバイスに向けた有力な材料の一つであることが示された。
生成ＡＩの普及により、様々な領域でデータ処理の高速化・大容量化が求められるなか、特に膨大な情報量を扱うＡＩデータセンターでは、電力消費や情報処理負荷が世界的に大きな課題となっている。こうした課題を解決する切り札として注目されているのが、光電融合技術となる。なかでも、電気信号を光信号に変換する光変調器は、ＣＰＯをはじめとする光インターコネクトに不可欠なデバイスの一つとして注目されている。一方で、現行のシリコンベースの光変調器では高速動作と低消費電力の両立に課題があり、これを打破する次世代材料が強く求められている。
こうした課題に対応するため、同社と九州大学先導物質化学研究所の横山士吉教授らの研究グループは、ＫＮＮが高い電気光学特性を有し、光変調器に適した特徴を持つことに着目した。同社がＫＮＮ薄膜基板を作製し、九州大学がその基板を用いた光変調器デバイスの設計・作製および性能評価を担当する体制で共同研究を進めた。
その結果、ＫＮＮ薄膜基板を用いた光変調器において、１８０Ｇｂａｕｄの超高速動作を実証するとともに、変調効率を示す指標であるＶπＬは０・７Ｖｃｍ未満を達成した。これは、次世代光変調器材料として研究開発が進むＴＦＬＮ（薄膜ニオブ酸リチウム）と比較して約３倍の変調効率に相当し、ＫＮＮの有望性を示している。
さらに、ＫＮＮは光変調器材料として高い性能を有するだけでなく、スパッタリング法による薄膜形成が可能で、既存の半導体製造プロセスとの親和性にも優れている。加えて、ＴＦＬＮ基板と比較して低コストで製造できると見込まれている点も大きな特長となる。同社は、圧電ＭＥＭＳ用途で培った量産スケールの製造技術を有しており、実用化に向けた製造面でも優位性がある。
同研究成果は、スペインで開催された光通信技術に関する欧州最大級の国際会議「52ｎｄ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＥＣＯＣ ２０２６）」において、Ｐｏｓｔ Ｄｅａｄｌｉｎｅ Ｐａｐｅｒとして採択された。
これらの成果を踏まえ、同社と九州大学は、ＫＮＮ薄膜基板を用いた光変調器の実用化に向けた取り組みを一層推進する。
同社は、これからもＫＮＮの新たな用途展開を積極的に推進するとともに、ＩＣＴ技術の発展を通じて、持続可能な社会の実現に貢献していく。
九州大学は、総合知で社会変革を牽引する大学として、多様な知と人材を結集し、社会課題の解決と社会・経済システムの変革に向けた挑戦を続けていく。
ＫＮＮ薄膜基板
