量子デバイスの開発

量子センシング

量子センシングとは、量子化された離散的なエネルギー準位を用い、従来技術を凌駕する超高精度計測を実現する技術です。 量子系においては、安定な量子状態間の遷移に伴う透過スペクトル等の共鳴線幅が極めて鋭く微細です。 このエネルギー準位の電場や磁場に起因する準位の微小なシフトを光で検知すれば、超高感度なセンサとして使えます。 我々は、主に中性原子の量子状態を活用した超高感度センサ、およびその実現に資する原子捕獲システムの研究開発に取り組んでいます。

マテリアルズ・インフォマティクス

マテリアルズ・インフォマティクス(MI)とは、ロボティクスを組み込んだサンプル作製技術や、自動評価技術による一括データ生成、そして機械学習技術を使ったデータ解析などを駆使して行う材料開発の手法です。 近年、多くの成功事例が生まれており、材料・デバイス研究開発の国際競争力を高める手段としても注目が集まっています。
　データ解析技術は日々進化を続けており、より精度の高い予測モデルを作製するだけでなく、知識やノウハウなどの言語化されたデータを活用したモデルの評価、検証なども行うことも可能になります。 これらの新しい技術を活用して、研究開発力を大きく向上するため、取り組みを進めています。

カーボンナノチューブ

カーボンナノチューブ（CNT）は、日本が発見した最も魅力的なナノ構造材料の一つで、優れた物性・化学的安定性を持っています。 特に、半導体的な特徴のCNTによる電界効果トランジスタ、化学センサ、光エレクトロニクス素子応用に大きな期待がもたれています。
　我々は、これらに必須の高純度半導体型CNTの製造基盤技術（電界誘起層形成法（ELF法））を開発し（左図）、それを使ったセンシングデバイスの研究開発を行っています。 例えば、基板上に半導体型CNTを高密度、且つ、配向させることで、赤外線を高感度に検出することが可能です（右図）。今後、革新的な赤外線センサ技術開発により、様々な社会課題を解決していきます。

高感度赤外線センシング

近年、従来使われているHgCdTeを材料とした量子型赤外線センサに比べ、理論的な性能向上が期待できかつ環境負荷の小さいType-Ⅱ超格子を用いた赤外線センサが注目されています。
　我々は、薄膜のナノ構造制御により、Type-Ⅱ超格子の光吸収層を作製し、それによる高感度赤外線センサの研究開発を行っています。図は、アレイ素子のデバイス構造（下図）とセラミックキャリアに実装されたアレイ素子（上図）です。 図のようなType-Ⅱ超格子によるPIN構造の素子を作製することで、1.5～3.5μmの中赤外領域での高感度化を実現することができます。今後、ライフソリューション分野を含め様々な分野に適応した革新的な赤外線センサ研究開発を行っていきます。