アナログおよびデジタル・オプトエレクトロニクスに向けた単層カーボンナノチューブシリコン接合における電圧でスイッチングできる光電流

最近のシリコンフォトニクスの進展によって、異種論理回路の実現可能性が劇的に高まった。また、さまざまなオプトエレクトロニクス・ブール回路が提案されている。この状況下で、チップに集積可能なデバイスにおいて光学的入力と電気的入力の両方による論理演算を実験的に研究することは、非常に望ましいことである。今回我々は、カーボンナノチューブとシリコンのスケーラブルなヘテロ接合を用いて、出力電流を光学的入力と電気的入力の両方によって完全に操作できるフォトダイオードベースの新型論理デバイスについて報告する。これにより、1 A W^-1を超える光電流応答度（電圧でスイッチングできる）、1 × 10⁵ V W^-1を超える光電圧応答度、1 × 10⁵を超える電気的オンオフ比、1 × 10⁴を超える光学的オンオフ比を併せ持つオプトエレクトロニクス・異種論理素子の新しいプラットフォームが得られている。我々は、この素子のスケーラビリティーを実証するために、センチメートルスケールのウエハー上に大型光活性素子アレイを作製した。また、我々は、双方向性フォトトランジスターと、オプトエレクトロニクス混合ANDゲート、オプトエレクトロニクス2ビット加算器/ORゲート、オプトエレクトロニクス4ビットデジタル/アナログ変換器などのクロックトリガー可能な新規論理素子を提示している。