Laboratories 最先端材料を総合的に学び研究する研究室

HOME > 研究室 > 研究室_03

半導体材料工学

granddesign.png

准教授:小嗣 真人

電子スピンを巧みに操り、ありふれた元素で優秀な材料を創る

当研究室では、物質機能の根源である「電子状態」を巧みにコントロールし、グリーン
ルギーデバイスに有用な新しい材料の研究を行っている。空間反転対称性の破や、
ピン軌道相互作用などを積極的に活用し、物質機能を電子状態の立場から設計してい
分子線エピタキシーによる精密薄膜創製と放射光を用いた先端機能解析、ビッグデー
解析によるインフォマティクを徹底的に融合させることで理知的なマテリアルデザイ
を目指す。

LinkIcon関連情報はこちら

c2x2-toumei.gif

研究例

超隕石に由来する新しい磁性材料「L10型FeNi系規則合金」

次世代自動車用モーターやスピントロニクスデバイス用途として、高い磁気異方性を持つ磁性材料が必要とされている。我々が提案するL10型FeNi系規則合金は、レアメタルフリーで高い磁気異方性と高い磁化を有することから、これらの要望に応えうる材料である。本相は元来鉄隕石に含まれる希少なFeNi相であったが、最近では分子線エピタキシーを用いた単原子交互積層法により、人工的な材料創製が世界的に進められている。本相の実現に向けて、単純な構造歪みのみならず、相対性理論から生じるスピン軌道相互作用などを積極利用することで、磁気機能の実現を図る。

超高速トランジスタ


グラフェンの界面電子物性制御

グラフェンは一原子層のグラファイトの事を指し、20000 cm2/Vsもの高い移動度、高い電気伝導度を示すことから、超高速かつ低消費電力デバイスの実現に有用な材料である。この電気伝導を担う電子はDirac Fermionと呼ばれ、キャリア密度がゼロで有りながら質量がゼロという特異な電子状態である。また、極めて小さなスピン軌道相互作用を示すことから、理想的なスピントロニクス材料としても知られており、電子状態の制御により様々なデバイス応用が期待されている。本研究室ではグラフェンの異種接合界面の電子状態を制御し、次世代デバイスに向けた基礎研究を行う計画である。

超高速検出器・OEIC

高輝度放射光による先端機能解析

兵庫県に建設された世界最大の大型放射光施設「SPring-8」を利活用し、物質機能の担い手である電子状態を詳細に解析している。SPring-8に設置された光電子顕微鏡(PEEM)および3次元NanoESCAなどの顕微分光装置を活用し、試料の電子状態を数十nmの高い分解能で直接可視化する。さらにはX線自由電子レーザーSACLAにも展開し、フェムト秒スケールの超高速現象の観測にも取り組んでいます。時空間で電子状態を解析することで、物質機能の実挙動を明らかにし、材料設計の指針として活用する。

SP-8.jpg

c2x2-toumei.gif