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グループ概要


酸化物デバイスグループ

研究目標
金属酸化物は、結晶形と組成の選択により半導体性、金属性、誘電性、超伝導など多彩な機能を示します。酸化物デバイスグループでは、これら金属酸化物に関して、革新的新機能デバイスの創出の契機となるような材料開発、物性発現機構の解明、物性制御手法の確立に取り組んでいます。特に、革新的な超小型・高性能積層セラミックコンデンサの実現を目指した「誘電体ナノ粒子を用いた積層セラミックコンデンサ基盤技術に関する研究」に関する研究課題を重点的に推進しています。

重点研究
1) 強誘電体ナノ粒子材料を用いた積層セラミックコンデンサ基盤技術の構築
2) 酸化物半導体の開発およびデバイス化
3) 鉛フリー圧電セラミックスの開発およびデバイス化
4) 量子コンピューターの具現化に向けた基盤開発:分数量子デバイス

図1 ナノ粒子酸化物を用いた電界発光。高温での熱処理が不要になることからプロセスの短縮、製造コストの低下、大面積化に有利。


図2 高出力レーザーを用いた低温成長法によるp型酸化物半導体薄膜。実用化されたn型酸化物半導体と同程度のキャリア移動度を実現。

図3 応力発光特性および圧電特性を融合させたMulti-Piezo材料の開発。発光センサの実用化へ向けた耐久性の向上が課題。




図4 分数磁束量子の生成の成功。「二成分超伝導特有の現象としての分数量子渦像」の直接観測に世界で初めて成功。電気抵抗ゼロ、マイスナー効果、磁束の量子化は、超伝導の基礎科学から応用までを支配する3大条件であるが、分数量子渦は、その基本原理から逸脱。量子限界を越えた量子メモリーなどへの道が開けると期待。作製したジョセフソン結合型多成分超伝導での分数磁束量子の発生機構は2001年に産総研が理論発見したものであり、18年かけて実験検証に成功。(図 左上:デバイスの概念図。右 量子分割素子。左下 分数量子渦の磁束像。比較のために量子渦像も示す。)


保有技術
赤外線集光高温加熱、酸化物固相反応合成、PVDプロセスによる酸化物製膜、薄膜X線回折構造解析、量子分割デバイスの設計・作製・シミュレーション技術

主要特許・論文
・PCT/JP2018/001728 & 001729「酸化物半導体及び半導体装置」
・特許5093694, US 8193704「酸化物ぺロブスカイト薄膜EL素子」; 特許5182857「酸化物ぺロブスカイト薄膜EL素子」
・特許6388804「広帯域化高感度AEセンサ」
・特開 2016-16490「バンド間位相差ソリトンの発生方法」
・US 8902018「Method for controlling inter-component phase difference soliton and inter-component phase difference soliton circuit device」
・US 7400282「Quantum Turing machine」
・A. Samizo, N. Kikuchi, Y. Aiura et al., Carrier Generation in p‑Type Wide-Gap Oxide: SnNb2O6 Foordite, Chem. Mater. 30, 8221-8225 (2018).
・ N. Kikuchi, A. Samizo, Y. Aiura et al., Carrier generation in a p-type oxide semiconductor: Sn2(Nb2-xTax)O7, Phys.Rev. Maters.1, 021601(R) (2017).
・Y. Aiura, I. Hase, H. Kawanaka, N. Kikuchi et al., Disappearance of Localized Valence Band Maximum of Ternary Tin Oxide with Pyrochlore Structure, Sn2Nb2O7, J. Phys. Chem. C 121, 9480 (2017).
・M. Minohara, N. Kikuchi, Y. Yoshida, Y. Aiura et al., Improvement of the hole mobility of SnO epitaxial films grown by pulsed laser deposition, J. Mater. Chem. C 7, 6332-6336 (2019).
・H. Takashima, Y. Inaguma, Near-infrared luminescence in perovskite BaSnO3 epitaxial films, Appl. Phys. Lett.111, 091903 (2017).
・K. Shibata, R. Wang, T. Tou, J. Koruza, Applications of lead-free piezoelectric materials, MRS Bull. 43, 612-616 (2018).
・Y. Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa, Abnormal Meissner state in a superconducting bilayer, Physica C551, 41-47 (2018).
・Y. Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa, An unconventional vortex state in a superconducting bilayer where one layer has a hole, Solid State Commun. 277, 39-44 (2018).
・Y. Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa, Experimental formation of a fractional vortex in a superconducting bi-layer, Physica C 548, 44-49 (2018).

 酸化物デバイスグループHP