2012年研究カタログ
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■ 研究担当:渡邊幸志/鹿田真一 ■ ダイヤモンド研究ラボ■ 連携担当:鹿田真一 新たなデバイス・材料機能として利用可能なダイヤモンド超格子研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●ダイヤモンド同位体で超格子構造の合成に成功 ●単独材料(ホモ材料)では初めて、電子・ホールの閉じ込めに成功 ●超高速デバイスなどの新しい材料機能素子への応用に期待 本研究では、シリコンに比べて極めて大きな同位体効果を有する同位体ダイヤモンドを気相合成し、その量子状態(フォノン状態、電子状態、スピン状態)を詳細に検討しています。それによって、同位体半導体だけに出現する革新的な「要素」を見いだし、材料を変えずに同位体という観点から材料を創成することで、材料がもつ物性限界や固有特性を凌駕させることができる可能性を探索しています。これにより、材料共通基盤となる基礎学理の深化を目指しています。 本研究では、マイクロ波プラズマCVDを用いた気相法によってダイヤモンドを構成する炭素原子の同位体操作を試みています。12Cだけでできたダイヤモンドと13Cだけでできたダイヤモンドをナノメートルオーダーで積層することを可能にし、この積層構造だけで電子とホールが閉じ込められることを発見しました。従来このような技術は、異種材料の組み合わせでしか実現していませんでしたが、今回単独材料で初めて成功しました。ホモ接合によるバンドエンジニアリングの提案は、新たな超高速デバイス、材料機能デバイスへ向けた有効な手段が得られたといえます。● カソードルミネッセンス法による材料の電子状態の高感度評価● 特許第4696197号(平成23年3月11日)「カソードルミネッセンス検出装置」● 特許4822315(平成23年9月16日)「ハイブリッド式電子銃」謝辞: 本研究の一部は、科研費(21360155)の助成を受けたものです。���������(a)ダイヤモンド合成中のマイクロ波プラズマ (b)組成分布の様子 (c) 電子線照射による電子・正孔再結合測定● 研究拠点つくば中央268ナノテクノロジー・材料・製造分野第3会場N-11N-11

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