近赤外領域の発光特性をナノレベルで評価する受託分析サービスを開始：研究開発の最前線

東レリサーチセンターは、光通信用の半導体やシリコンフォトニクス関連材料を対象に、光通信波長帯を含む近赤外領域

[MONOist]

　東レリサーチセンターは2026年8月25日、光通信用の半導体やシリコンフォトニクス関連材料を対象に、光通信波長帯を含む近赤外領域の発光特性をナノメートルスケールで評価する受託分析サービスを開始したと発表した。同一試料内で光特性、結晶構造、元素組成の関係を統合的に評価でき、研究開発や故障解析、性能向上を支援する。

市販の近赤外用レーザーダイオードの断面STEM像と発光スペクトル［クリックで拡大］ 出所：東レリサーチセンター

　同サービスは、走査透過型電子顕微鏡（STEM）とカソードルミネッセンス（CL）分光装置を組み合わせた「STEM-CL法」の検出波長範囲を拡張したものだ。新たに近赤外用InGaAs検出器とクライオ（低温）測定機能を導入し、従来の可視光領域に加え、900〜1600nmの近赤外領域に対応した。これにより、光通信で利用する1300nm帯や1550nm帯の発光特性を評価できる。

シリコン結晶のSTEM-CLスペクトル［クリックで拡大］ 出所：東レリサーチセンター

　STEM観察とCL分析を組み合わせることで、同一試料、同一領域で発光位置と微細構造を結び付けて解析できる。元素分析結果と合わせると、発光特性の起源となる構造や組成を特定可能だ。発光特性と材料情報を関連付けた解析により、発光不良、出力低下、発光波長のずれなどの発生要因の特定を支援する。

　市販の近赤外用レーザーダイオード断面をSTEM-CL解析したところ、発光層では1200nm付近で発光ピークを確認。発光層周囲に配置した光閉じ込め層では、970nm付近に異なる発光ピークを観測した。この結果は、デバイス内部の各機能層からの発光をナノメートルレベルで空間的に分離、検出できることを示唆する。

　また、シリコン結晶の評価では、低温測定で微弱な近赤外発光を観測。液体ヘリウムを用いた冷却条件下では、1160nm付近のSiバンド端発光や1300nm付近と1400nm付近の転位関連発光を観測している。これにより、シリコン材料中の結晶欠陥や構造変化を評価する有効な手段となり得ることが示された。

　生成AI（人工知能）の普及やデータセンターの増設に伴い、大容量データを高速かつ低消費電力で伝送する光通信技術の重要性が高まっている。デバイス内部では数十〜数百ナノメートルの微小領域で発光が生じるため微細な解析が求められており、同サービスを通して新材料開発や製品の信頼性向上に貢献することが期待できる。

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