2026년판 광전융합재료 시장의 현황과 전망(일본어판)

빛과 전자는 그동안 별개의 기술 체계로 발전해 왔지만, 이 두 세계가 ‘재료’를 매개로 급속히 가까워지고 있다. 기존 전자 디바이스는 미세화와 집적화를 중심으로 진화했으며, 무어의 법칙 한계가 현실화되는 가운데 전력 밀도와 전송 속도의 장벽이 드러나고 있다.

한편, 광통신 분야에서는 실리콘 포토닉스가 실용 단계에 접어들고 있지만, 광과 전자를 분리한 기존 아키텍처로는 성능 향상에 한계가 보이기 시작했다. 이러한 상황을 타개할 열쇠로 재료 자체를 다시 설계한다는 발상이 주목받으며 개발이 가속화되고 있습니다.

본 주제는 연구개발 동향과 산업 적용 양측면에서 광전 융합 재료의 나침반으로서, 다각적인 시각과 실용적인 가이드라인을 제공하는 것을 목표로 한다. 광전 융합이라는 소재의 연구·개발을 중심으로, 주변 서비스 비즈니스에 대한 전망을 담은 보고서 내용이다.

 

◆조사개요

조사목적: 광전융합 재료 관련 사업화를 추진하고 있는 기업 및 연구기관의 현재 동향과 향후 사업 정책을 조사함으로써, 광전융합 재료의 최첨단 기술 동향을 파악하는 것을 목표로 한다.

조사대상:

◆대상구분

〇 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군

〇 전자 재료와의 접합 및 계면 제어 기술

〇 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어

〇 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계

◆대상기업·연구기관

위 대상 품목 관련 기술 연구기관을 중심으로, 일부 생산·판매 또는 취급 기업 포함

조사방법: 당사 전문연구원의 직접 면담 취재

조사·분석기간: 2026년 4월 26일~2026년 8월 25일

조사담당: 주식회사 야노경제연구소 인더스트리얼 테크놀로지 유닛

 

◆자료 포인트

◆리서치 내용

 

제1장 총론

 

1. 데이터 사회의 장벽: 연산 성능을 손상시키는 ‘이동 비용’

2. 패러다임 전환 선언: 디바이스 구조에서 ‘재료 설계’로의 회귀

3. 다자유도의 통합이라는 새로운 시각: 크로스·상관관계의 개척

4. 광전 융합이 그리는 미래: 아키텍처의 재정의

5. 광전융합재료 전체 시장규모 예측

　　【도표 1. 광전융합재료 전체의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【도표·표 2. 광전융합재료의 기술 분야별 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【도표·표 3. 광전융합재료의 기술 분야별 일본 시장규모 예측(금액: 2025‑2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(1) ~총론: 광전 융합이 가져올 새로운 소재 패러다임~에 관련된 민간기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1.NTT 주식회사

　　　　(1) 광전 융합이 요구되는 배경: 배선 용량의 장벽과 전력의 장벽

　　　　(2) 단일 재료의 한계와 ‘좋은 점만 취한다’는 발상

　　　　(3) 핵심이 되는 혁신: 멤브레인 포토닉스 기술

　　　　【그림 1. 기존 레이저 구조(왼쪽)와 압도적인 박막화와 고속화·저전력화를 달성한 멤브레인 레이저 구조(오른쪽)의 비교】

　　　　(4) 멤브레인 기술이 이끄는 연구 성과

　　　　【그림 2. 멤브레인 레이저 칩 어레이】

　　　　(5) IOWN 구상을 향한 전망

　　　　【그림 3. 네트워크·컴퓨팅을 지원하는 멤브레인 기술을 활용한 디바이스의 발전】

　　6-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소(AIST)

　　　　(1) 서론: 증가하는 데이터센터 전력 문제와 광전 융합의 필요성

　　　　(2) AIST 광전융합연구센터의 사명

　　　　【도4. AIST에서의 광통신 기술 개발의 발자취】

　　　　(3) 5개의 연구팀이 참여하는 다각적 접근

　　　　【도표 5. AIST의 최근 대표 연구 성과 사례】

　　　　【그림 6. 광전 융합 기술 로드맵】

　　　　(4) 산업계와의 협업 플랫폼: ‘차세대 그린 DC 협의회’와 ‘광전 패키지 기술 검토부

　　　　(5) 개발자에게 전하는 메시지: 일본의 강점을 살릴 기회

　　　　【그림 7. AIST Si 포토닉스 컨소시엄 개요】

　　6-3. 국립대학법인 도쿄과학대학

　　　　(1) 급성장하는 데이터센터 시장: 사업자 구조에서 보이는 본질

　　　　【표 1. 세계 주요 상장 데이터센터 REIT의 비교】

　　　　(2) 단거리 배선의 진화: 광전 융합에 대한 절실한 요구

　　　　【그림 8. 단거리 광통신의 개념】

　　　　(3) 차세대 인터페이스 ‘CPO’와 그 실현 과제

　　　　【도9.CPO 개념도】

　　　　(4) 접속 기술의 혁신: 3차원 폴리머 가는선이 여는 미래

　　　　(5) 정리: 산업 구조를 이해한 뒤의 연구개발

　　6-4. 국립대학법인 도호쿠대학/국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구

　　　　(1) 현대 정보 사회의 한계와 새로운 정보 매체에 대한 요구

　　　　(2) 스핀 공간 구조: 반도체에서의 파동성 정보 매개체

　　　　【그림 10. 파동성 정보 매개체(전자 스핀 공간 구조)에 의한 다중 표현과 병렬 정보 처리 개념】

　　　　(3) 광전 융합을 실현하기 위한 기술 기반

　　　　(4) 응용 시나리오와 산업 임팩트

　　　　【그림 11. 차량용 ECU에 광통신 도입 및 광전 융합 정보 처리 적용 이미지】

　　　　(5) 타 기술과의 비교에서의 위치

　　　　【표2. 파동성 정보 매개체(전자 스핀파)에 의한 다중 표현과 병렬 정보 처리 개념】

　　　　(6) 향후 전개와 사회 구현을 위한 로드맵

　　　　(7) 결속: 광전융합재료가 열어가는 새로운 정보 기반

7. 광전융합재료의 최전선(1) ~총론: 광전 융합이 가져오는 새로운 재료 패러다임~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 빛과 전자의 물리적 층계의 격차

　　　　(2) 재료 체계의 분절과 통합 설계의 미성숙

　　　　(3) 모델링과 실험의 괴리

　　　　(4) 산업 구현으로의 스케일업 과제

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 광·전자·스핀·포논의 다자유도 통합 설계

　　　　(2) AI·데이터 기반 융합 설계 기반 구축

　　　　(3) 이종 분야 협업을 통한 신산업 창출

　　　　(4) 광전 융합에 의한 새로운 패러다임의 사회 구현

 

제2장 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군

 

1. 융합의 초석으로서의 실리콘 포토닉스와 그 ‘한계점’

2. 광재료의 ‘특성 맵’: 기능 특화형 재료의 부상

3. ‘실리콘을 뛰어넘기’ 위한 이종 재료 융합

4. 통합 아키텍처의 부상: 재료 성능에서 ‘계면의 지정학’으로

5. 광전융합재료의 최전선~실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군~에 관한 시장규모 예측

　　【그림·표 1. 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군의 일본 및 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표2. 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군의 기술 분류별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【그림·표3. 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군의 기술 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【그림·표4. 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군의 용도 분야별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【그림·표 5. 실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군의 용도 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025-2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(2) ~실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군~에 관련된 민간기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1. 학교법인 게이오대학

　　　　(1) 서론: 생성 AI 시대가 요구하는 ‘빛과 반도체의 새로운 통합’

　　　　(2) 폴리머 광도파로의 특징과 제작 기술

　　　　【그림 1. 폴리머 광도파로를 이용한 온보드 광링크 개념】

　　　　(3) 실리콘 포토닉스와의 연결 기술: 스팟 사이즈 변환(SSC)이 핵심

　　　　【도2. 테이퍼 도파로형 스팟 사이즈 컨버터(SSC)】

　　　　【그림 3. 폴리머 도파로에 의한 피치 변환(Fan-out)의 개념】

　　　　(4) CPO에의 적용 및 설계 지침

　　　　【그림 4. 광링크 손실의 대차대조표(개념)】

　　　　(5) 향후 전망과 개발자에게 전하는 메시지

　　6-2. 국립대학법인 도쿄대학

　　　　(1) 광 스킬 미온: 토폴로지컬로 보호된 특수 광 빔

　　　　【그림 5. 광스킬 미온 빔 생성기로 관측된 광스킬 미온.

　　　　링 위의 회절 격자의 주기 수를 바꾸어 스킬 미온을 특징짓는다

　　　　스킬 미온 수를 제어 가능】

　　　　(2) 광폭 도파로의 구현과 토폴로지컬 도파

　　　　【도6. 헤테로 구조 VPhC 도파로】

　　　　【그림 7. ‘넓은 모드 면적’과 ‘느린 광속’이라는 두 가지 특성을 동시에 가진,

　　　　세계 최초 슬로라이트 도파로 적용에 성공】

　　　　(3) 향후 전망

　　6-3. 학교법인 니혼대학

　　　　(1) 주파수 변환 패러다임의 전환

　　　　(2) 전기광학 변조(EO) 콤과 주파수 변환 기어의 개념

　　　　【그림 8. 전기광학 변조(EO) 콤과 주파수 변환 기어의 개념을 나타낸 모식도】

　　　　(3) 빛을 마이크로파로 변환하는 극저노이즈 마이크로파원 개발

　　　　(4) 마이크로파에서 광제어에 의한 고속 분광법의 개척

　　　　(5) 온칩 광 RF 신시사이저에 의한 통신 기술의 혁신

　　　　(6) 정리

　　6-4. 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구(QST)

　　　　(1) 서문: 빛 자체가 프로세서가 되는 시대로

　　　　(2) 초고속 처리 기술: 광전장으로 전자 상태를 페타헤르츠 수준으로 조작한다

　　　　【그림 9. SALMON에 의한 다이내믹 프란츠 켈디시 효과의 시뮬레이션 사례

　　　　구동광 전기장(파란색)과, 그에 의해 유도되는 광흡수 변화(주황색).

　　　　저강도에서는 응답에 위상 지연이 발생하고 있다】

　　　　【그림 10. 테라헤르츠 광에 의한 여기자 응답의 서브사이클 변조 실험.

 

　　　　테라헤르츠 구동 광장(상단)과, 그에 의해 유도된 여기자 흡수 변화】

　　　　(3) 고효율 처리 기술: 스핀·배리의 자유도를 빛으로 제어한다

　　　　【그림11. 2차원 TMDC의 배구 선택 격려.

　　　　(a)TMDC와 유사한 구조를 가진 그래핀 밴드 구조.

　　　　(b) 모리브데나이트의 밴드 구조. K점과 K'점은 에너지 등가이지만,

　　　　원편광에 대한 선택 규칙이 다르다】

　　　　(4) 융합 기술: 초고속×고효율 광전 융합 아키텍처

　　　　(5) 정리: 빛으로 물성을 바꾸는 차세대 정보 처리로

7. 광전융합재료의 최전선(2) ~실리콘 포토닉스를 뛰어넘는 광재료군~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 실리콘 고유의 광학적 제약

　　　　(2) 이종 재료의 결합 어려움

　　　　(3) 나노구조 정밀도와 손실 제어

　　　　(4) 재료 특성 평가의 어려움

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 차세대 광재료 탐색 및 통합 플랫폼

　　　　(2) 이종 재료 계면의 고도 제어 기술

　　　　(3) 멀티 기능 나노 구조에 의한 성능 확장

　　　　(4) 광·전자 복합 디바이스의 산업 응용

 

제3장 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술

 

1. 접합의 벽을 넘기 위해: 광전 융합의 성공 여부를 좌우하는 ‘경계’의 물리

2. 이상과 현실의 격차: 원자 수준에서 얽히는 여러 문제

3. 인터페이스가 ‘능동 소자’가 된다: 기능 창출의 무대로서의 Active Interface

4. 프로세스 기술의 조용한 혁명: 광전 융합을 지원하는 제조 인프라

5. 광전융합재료의 최전선 ~전자 소재와의 접합 및 계면 제어 기술~에 관한 시장규모 예측

　　【그림·표 1. 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술의 일본 및 WW 시장규모 예측

　　(2025-2050년 예측)】

　　【그림 2. 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술의 기술 분류별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 3. 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술의 기술 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 4. 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술의 용도 분야별 일본 시장규모 예측

　　【그림·표 5. 전자재료와의 접합 및 계면 제어 기술의 용도 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(3) ~전자 소재와의 접합 및 계면 제어 기술~에 관련된 민간 기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1. 스미토모 전기공업 주식회사

　　　　(1) 서문

　　　　(2) 헤테로지니어스 집적 기술의 개요와 그 우위성

　　　　(3) Ⅲ-Ⅴ족 칩과 실리콘 웨하의 직접 접합 기술

　　　　【그림 1. InP 칩과 SOI 웨어의 접합. 모식도(왼쪽), 외관(가운데), 접합 단면 SEM 이미지(오른쪽)】

　　　　(4) 헤테로지니어스 집적 기술이 열어가는 차세대 디바이스

　　　　【도2.Ⅲ‑Ⅴ족/실리콘 헤테로 집적 기술에 기반한

　　　　협선 폭 파장 가변 레이저의 개략도(상)와 파장 가변 특성(하)】

　　　　(5) 포토닉 결정면 발광 레이저(PCSEL)의 진전

　　　　【그림 3. InP계 PCSEL 구조(왼쪽)와 포토닉 결정의 2차원 구조(오른쪽)】

　　　　(6) 빛과 전자의 융합을 가속하는 실장 기술: VCBEL

　　　　【그림 4. PIC와 VICELB의 관계. 전체 모식도(위), PIC 확대 구조(아래 왼쪽),

　　　　VCBEL 확대 구조(하우측 오른쪽)】

　　　　(7) 마무리

　　6-2. 대일본인쇄주식회사(DNP)

　　　　(1) 광전 패키지 기판: AI 시대의 전기의 한계를 돌파하는 광배선 아키텍처

　　　　(2) 빛이 주역이 되면 무엇이 변할까—저손실과 위치 정밀도가 결정하는 새로운 시대의 기판 요구사항

　　　　(3) 유리×미세 가공으로 개척하는 광전 융합 기판 제조 플랫폼

　　　　【도5.DNP가 시제품으로 만든 광전 코어 패키지 기판】

　　　　(4) 미세 도파로와 광 연결—광전 융합의 병목을 어떻게 돌파할 것인가

　　　　(5) 유럽 포토닉스의 중심지로--PITC 협업이 개척한 글로벌 전략~

　　　　(6) 미세 가공의 DNP가 담당하는 광전 융합 에코시스템의 핵심

　　　　(7) 마무리

　　6-3. 국립대학법인 쓰쿠바대학

　　　　(1) 연구의 궤적: 방법의 확립에서 과제의 심화로

　　　　【그림 6. ESR 측정용 페로브스카이트 태양전지의 구조 모식도】

　　　　【그림 7. ESR 측정용 삼원계 고분자 태양전지의 구조와 광활성층】

　　　　【그림 8. 암조건에서의 페로브스카이트/정공 수송 재료 적층막 계면에서의 전하 확산 메커니즘】

　　　　【그림 9. (a)페로브스카이트 태양전지의 구조. (b)ICBA와 (c)PCBM의 분자 구조】

　　　　(2) 마루모토 연구실이 제시하는 미래의 태양전지 개발 전략

　　　　(3) 정리

7. 광전융합재료의 최전선(3) ~전자 재료와의 접합 및 계면 제어 기술~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 이종 재료 계면의 구조·화학적 불일치

　　　　(2) 계면 전기 특성의 불안정성

　　　　(3) 미세 가공 기술과 공정 통합의 어려움

　　　　(4) 물리·화학 평가 기술의 한계

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 원자층 정밀도에서의 계면 제어 기술 확립

　　　　(2) 시뮬레이션 주도의 계면 설계

　　　　(3) 고도 평가 방법의 통합화

　　　　(4) 산업 응용을 위한 스케일업

 

제4장 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어

 

1. 궁극적인 얇음이 가져오는 것 혁명: 양자 가둠이 개척하는 새로운 물성

2. 광전 융합의 ‘만능 선수’: 격자 정합의 저주에서 해방

3. 나노 세계에서의 빛 제어: 플라즈모닉스와 양자 영역의 교차점

4. 2차원 재료가 열어가는 ‘융합 아키텍처’의 미래

5. 광전융합재료의 최전선 ~2차원 소재·나노 구조에 의한 융합 제어~에 관한 시장규모 예측

　　【그림·표 1. 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어의 일본 및 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 2. 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어 기술 분류별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 3. 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어 기술 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 4. 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어의 용도 분야별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【그림·표 5. 2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어의 용도 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(4) ~2차원 소재·나노 구조에 의한 융합 제어~와 관련된 민간 기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1. 학교법인 게이오대학

　　　　(1) 서론: 왜 상변화 물질이 광스위치에 주목받는가

　　　　(2) 상변화 재료의 광학적 특성과 재료 개발의 진전

　　　　【그림 1. 상변화 게이트 스위치의 전형적인 구조】

　　　　(3) 광 스위치의 동작 원리와 구조: 광 구동형과 전기 구동형

　　　　【그림 2. (a) 마하젠더 간섭형 상변화 광 스위치,

　　　　(b) 방향성 결합형 상변화 광 스위치의 구조】

　　　　【그림 3. 전류 구동형 상변화 스위치의 구조】

　　　　(4) 기술적 과제와 향후 전망

　　　　(5) 정리

　　6-2. 국립대학법인 도쿄대학

　　　　(1) 서론: 초광대역 광제어의 산업적 의의와 기존 기술의 한계

　　　　(2) 신제조 공정의 핵심: 환경 비의존 초단 펄스 레이저 가공과 모스아이 구조

　　　　【그림 4. 모스아이 구조의 모식도】

　　　　(3) 실증 사례①: 우주 망원경용 대구경 반사 방지 창의 개발 및 구현

　　　　【그림 5. (a) 제작된 직경 300 mm 알루미나 기판. (b) 모스아이 구조의 SEM 영상.

　　　　(c) 모스아이 구조의 모식도】

　　　　(4) 실증 사례②: 열분해 탄소 코팅을 이용한 초광대역 완전 흡수체의 창출

　　　　【그림 6. (a) PyC 막 두께를 이용한 모스아이 구조의 SEM 영상.(b)(c)확대도.(d)라만 분광 스펙트럼】

　　　　(5) 산업 응용의 확대와 연구개발 전략에 대한 시사점

　　　　(6) 마무리

　　6-3. 학교법인 도쿄이과대학

　　　　(1) 배위 나노시트란 무엇인가

　　　　【그림 7. 금속 이온(원)과 π공액 유기 가교 배위자(삼각형)가 2차원적으로 네트워크를 형성하고 있는 배위 나노시트(CONASH)의 모식도와 그 특징·기능·응용】

　　　　(2) 다양한 물성 및 기능: 금속·배위자의 선택에 따른 설계 자유도

　　　　【그림 8. Pt와 BHT로 이루어진 PtDT 나노시트의 개략도(왼쪽)와 TEM상(오른쪽)】

　　　　(3) 실용화를 위한 응용 연구의 확대

　　　　【그림 9. Fe와 BHT로 이루어진 FeBHT 나노시트를 사용한 UV 광센서】

　　　　(4) 연구개발의 새로운 단계: 잉크화와 대량 합성

　　　　【그림 10. 배위 나노시트 잉크】

　　　　(5) 미래 전망: 일본에서 시작된 신물질 과학이 열어가는 것

　　6-4. 합동회사 2차원재료연구소

　　　　(1) 사업 내용: 2차원 재료의 제조·가공·판매

　　　　【그림 11. 에피택셜 CVD로 생성한 그래핀 4인치 웨하 외관】

　　　　(2) 2차원 재료의 기초 특성과 응용 잠재력

　　　　(3) 핵심 기술: 에피택셜 그래핀 CVD와 전사 기술

　　　　【그림 12. 에피택셜 그래핀 CVD 기술(상)과,

　　　　사파이어 기판 위에서의 그래핀 전사 공정(하)】

　　　　(4) 연구개발 수탁 업무: NEDO 선도 연구 참여

　　　　【도13.UV 테이프를 이용한 그래핀 전사 공정】

　　　　(5) 경제산업성 Go-Tech 사업:h-BN 웨이퍼 개발(2025년도~2027년도)

　　　　(6) 산업화로의 전개: 분업 네트워크 구축과 NanoFoundry

　　　　(7) 정리: 2차원 재료가 그리는 광전 융합의 미래상

7. 광전융합재료의 최전선(4) ~2차원 재료·나노구조에 의한 융합 제어~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 2차원 재료의 결함 제어와 균질성

　　　　(2) 이종 재료·기판과의 접합 과제

　　　　(3) 나노구조 제어의 난이도

　　　　(4) 특성 평가 기술의 한계

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 고정밀 합성 및 결함 제어 기술의 확립

　　　　(2) 나노 구조 설계와 다기능 통합

　　　　(3) AI·데이터 기반 설계 활용

　　　　(4) 응용 전개와 산업 구현

 

제5장 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계

 

1. 다음 장벽과 ‘스핀 자유도’의 필연성: 열에서의 해방

2. 광스핀트로닉스의 핵심: 빛과 스핀의 상호 변환

3. 초고속 자기 메모리와 비상반 디바이스: 새로운 기능 창출의 프론티어

4. 복합재료 설계가 열어가는 ‘정보 기능 재료’의 미래

5. 광전융합재료의 최전선 ~광·전자·스핀을 연결하는 복합 소재 설계~에 관한 시장규모 예측

　　【도표 1. 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계의 일본 및 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【도표·표2. 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계의 기술 분류별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【도표·표 3. 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계의 기술 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【도표·표 4. 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계의 용도 분야별 일본 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

　　【도표·표 5. 광·전자·스핀을 결합하는 복합재료 설계의 용도 분류별 WW 시장규모 예측

　　(금액: 2025~2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(5) ~광·전자·스핀을 연결하는 복합 소재 설계~와 관련된 민간 기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1. 국립대학법인 큐슈대학

　　　　(1) 자성 가넷 재료가 가진 잠재력과 오랜 과제

　　　　(2) 온액시스·스패터링에 의한 양산 적합형 TmIG 박막 형성

　　　　【그림 1. 온액시스·스패터링법으로 제작한 TmIG막의 고분해능 단면 TEM상】

　　　　(3) 전류 유도 자화 반전의 세계 최초 실증

　　　　【그림 2. 전류 펄스에 의한 자화 반전 이미지】

　　　　(4) 메모리를 넘어 확장되는 응용 전개

　　　　【그림 3. 자기광학식 공간광변조기(MOSLM)의 개략도와 TmIG를 응용하는 장점】

　　　　(5) 기술적 임팩트와 향후 전망

　　6-2. 국립대학법인 동북대학

　　　　(1) 배경과 산업적 과제: 광전 융합 디바이스 구현을 위한 ‘미싱 링크’

　　　　(2) 실증 방법: 펨토초 레이저를 이용한 초고속·고감도 검출

　　　　(3) 브레이크스루: Pt 첨가가 가져오는 ‘궤도각 운동량’에서 유래한 토크 증가

　　　　【그림 4. 순 Co 박막에 비해 Co30Pt70 합금 박막의 광자기 토크가 약 6배 증강】

　　　　【그림 5. 광자기 토크 증대 관측 및 광궤도 토크 메커니즘 제안】

　　　　(4) 산업 응용에 대한 영향과 학술적 의의

　　　　(5) 결론과 향후 전망: 초고속 광자기 스토리지 실현을 향해

　　6-3. 국립대학법인 홋카이도 대학

　　　　(1) 서문

　　　　(2) 양자점과 희박 질화물 반도체를 기반으로 하는 0D-2D 하이브리드 나노구조

　　　　【그림 6. GaNAs와 양자점의 터널 결합 나노구조의 개략도.

　　　　실온에서 세계 최고 수준의 전자 스핀 편극률을 달성】

　　　　(3) 실온 동작 스핀 광 디바이스 개발

　　　　【그림 7. 양자점을 이용한 스핀 LED의 모식도.

　　　　당시, 양자점 활성층을 이용한 스핀 LED에서는 세계 최고 수준의 실온 동작 성능을 기록】

　　　　【그림 8. 스핀 PD의 동작 원리】

　　　　(4) 향후 전망

　　6-4. 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구(QST)

　　　　(1) 광전 융합 시대에 메모리의 역할

　　　　(2) 차세대 광전 변환 비휘발성 메모리의 창출

　　　　(3) 모델 시료에 의한 광스핀 제어와 전기적 판독

　　　　【그림 9. 펄스광 조사에 의한 적층형 페리자성체의 광스핀 제어 결과와

　　　　광전 융합 디바이스 개념도】

　　　　(4) 광구동 자기 메모리의 미래상

　　　　(5) 정리

7. 광전융합재료의 최전선(5) ~광·전자·스핀을 연결하는 복합재료 설계~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 광·전자·스핀 간 다물리 상호작용에 대한 이해 부족

　　　　(2) 복합재료 설계의 자유도와 최적화의 어려움

　　　　(3) 계면·결합의 정밀 제어

　　　　(4) 높은 평가 방법의 부족

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 멀티피직스 설계의 고도화

　　　　(2) 인터페이스 설계와 접합 제어 기술의 진전

　　　　(3) 고도 평가 기술과 실시간 분석

　　　　(4) 응용 전개와 차세대 디바이스 구현

 

제6장 응용 전개와 로드맵

 

1. 연구실에서 시장으로: 사회 구현이라는 ‘두 번째 탄생’

2. 응용 분야별 요구 성능과 ‘재료 솔루션’의 최적화

3. 산업화로 가는 길: 물리적 장벽을 ‘에코시스템’으로 넘다

4. 총괄: 2030년대를 향한 로드맵

5. 광전융합재료의 최전선(6) ~광전융합재료의 응용 전개와 로드맵~에 관한 시장규모 예측

　　【그림 1. 광전융합재료 전체의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)】

　　【그림·표 2. 광전융합재료 전체의 기술 분야별 일본 시장규모 예측(금액: 2025‑2050년 예측)】

　　【그림·표 3. 광전융합재료 전체의 기술 분야별 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)】

6. 광전융합재료의 최전선(6) ~광전융합재료의 응용 전개와 로드맵~에 관련된 민간 기업·대학 등의 추진 동향

　　6-1. 덱세리얼즈 주식회사

　　　　(1) 서문: 제조업의 ‘보이지 않는 힘’에서 차세대 ‘연결’ 파트너로

　　　　【그림 1. 덱세리얼즈의 핵심 기술】

　　　　(2) 시장의 변혁기와 덱셀리얼즈의 결정

　　　　(3) 다음 성장 분야로 선택한 ‘포토닉스’

　　　　(4) 덱세리얼즈의 광전 융합 전략: 재료·접합 기술에서의 접근

　　　　【그림 2. 포토닉스 분야의 성장을 이끄는 통합 결과로 탄생한 DXPS】

　　　　(5) 기술적 심층 탐구: 광전 융합이 요구하는 소재 기술의 고도화

　　　　(6) 구체화하는 솔루션과 생산 체제

　　　　【그림 3. 포토다이오드 칩】

　　　　【도4.CPO의 구조】

　　　　(7) 지속 가능한 성장의 기반: 오픈 이노베이션을 통한 기술 탐색

　　　　(8) 협업을 통한 과제 해결 가능성

　　　　(9) 정리: 정밀 ‘접속’ 기술이 열어가는 광전 융합의 새로운 지평

　　6-2. 학교법인 도시샤대학

　　　　(1) 마이크로 LED 구현을 위한 신소재 개발과 과제

　　　　(2) 신규 형광 재료 개발: 양자점부터 희토류 복합체까지

　　　　(3) 질화탄소를 기반으로 한 광촉매에 의한 수소 생성

　　　　【그림 5. 흑연상 질화탄소(g-C3N4)의 광촉매 응용】

　　　　(4) 도포법에 의한 면발광 레이저 제작 기술

　　　　【그림 6. 도포법에 의한 면발광 레이저 제작】

　　　　(5) 향후 전망: 광 인터커넥트와 칩렛 기술

　　　　(6) 연구실의 이념과 인재 양성

　　　　(7) 마무리

　　6-3. 일본전기 주식회사(NEC)

　　　　(1) 서문: 왜 지금 광전 융합인가

　　　　(2) 광전 융합의 핵심 ‘실리콘 포토닉스’의 강점과 과제

　　　　(3) 실리콘 포토닉스 위에 광원을 올리는 4가지 접근법

　　　　(4) 네트워크를 유연하게 하는 ‘파장 가변·파장 변환’ 기술

　　　　【그림 7.NEC가 개발 중인 TLS 모식도】

　　　　【그림 8. 시제품으로 만든 dual-ITLA와 발진 스펙트럼】

　　　　(5) 소재 개발자의 시각: 성능을 뒷받침하는 기술 요소

　　　　(6) 미래 전망: CPO와 광전 융합의 다음 단계

　　　　(7) 정리

　　6-4. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)

　　　　(1) 서문: 광전융합재료가 열어가는 새로운 지평

　　　　(2) 기존 기술의 한계와 신기술의 돌파구

　　　　(3) 개발한 기술: 탄화 폴리머 마이크로비즈

　　　　【그림 9. (a) 구연산과 폴리아미노산을 주성분으로 한

　　　　마이크로비즈 발광체의 수열 합성 반응(왼쪽)과 SEM 이미지(오른쪽).

　　　　(b) 마이크로비즈에 조사하는 빛의 파장을 바꿈으로써(왼쪽),

　　　　마이크로비즈의 발광을 자유롭게 변환할 수 있다(오른쪽)】

　　　　(4) 위스퍼링 갤러리 모드와 개체 식별 능력

　　　　(5) 기존 기술과의 비교 우위성

　　　　(6) 예상되는 응용 분야와 실용화 시나리오

　　　　(7) 향후 과제와 연구개발 로드맵

7. 광전융합재료의 최전선(6) ~광전융합재료의 응용 전개와 로드맵~에 관한 과제와 향후 전망

　　7-1. 과제

　　　　(1) 기술 성숙도의 차이

　　　　(2) 이종 재료 통합과 스케일업

　　　　(3) 높은 평가·검증 기술의 부족

　　　　(4) 응용 분야별 최적화의 어려움

　　7-2. 향후 전망

　　　　(1) 통합 플랫폼을 통한 소재·디바이스 개발 가속

　　　　(2) 다목적 대응형 복합재료의 창출

　　　　(3) 고도 평가·모니터링 기술의 고도화

　　　　(4) 사회 구현과 로드맵의 명확화