Embed Size (px)
Citation preview
R I DA I S C I T E C
Advanced Device Laboratories
ADL知を未来に、技を今に。
東京理科大学
先端デバイス研究部門T o k y o U n i v e r s i t y o f S c i e n c e
先端デバイス研究部門 ADL
山口センター〒756-0884 山口県山陽小野田市大学通1-1-1TEL：0836-88-3500FAX：0836-88-3400
諏訪センター〒391-0292 長野県茅野市豊平5000-1TEL：0266-73-1201FAX：0266-73-1230
東京理科大学科学技術交流センター（承認TLO）〒162-8601 東京都新宿区神楽坂1-3TEL：03-5225-1089FAX：03-5225-1265
野田分室〒278-8510 千葉県野田市山崎2641TEL：04-7122-1724FAX：04-7122-1139
R I D A I S C I T E C
http：//www.tus.ac.jp/tlo/ E-mail：[email protected]
ADLの研究技術に関するお問い合わせ先
産学官連携をサポートするワンストップ窓口
総合研究機構
2009年5 月, MA2000
〒162-8601 東京都新宿区神楽坂1-3TEL&FAX：03-3260-4280（大川研究室直通）http：//www.rs.kagu.tus.ac.jp/adl/E-mail：[email protected]
ADL01
文明の発展と共に生じてきた問題の一つが、地球温暖化です。これはエネルギーの使い方が原因です。
ADLは、エネルギーの使い方をデバイスの観点から考えます。
そして省エネ／クリーン エネルギー／エネルギーリサイクルに寄与するデバイス実現を目指します。
ADLメンバーは協力し合います。
個々のメンバーの知恵は多面的であり、違った視点から問題解決の糸口を探します。
各研究室の機器を融通し合い、高い技術力を発揮します。
さらに産学連携が加われば、問題解決へのスピードは加速されるはずです。
デバイスの実現を通じ、科学技術の社会還元に寄与したいと考えています。
ADLは、有効な連携を学内だけでなく産業界に広げ、エネルギー問題解決に向けた活動を行います。
そして、ADLの技術を本学承認TLOとともに産業界へ。
理科系総合大学である東京理科大学は、技術立国日本に貢献できる知的機関ではないでしょうか？ 本学は特に材料科学を得意としています。新物質の創製や物性制御などが材料科学です。このような材料開発の目的の一つは、新しいデバイスへの展開です。この先端デバイス研究部門は、新しいデバイスの科学と技術の発展に注力する研究所です。新たなデバイスには、人類だけでなく地球への優しさが必要であると思っています。困ったことを助けてくれる新機能だけでなく、生活をより豊かにしつつ環境にも優しいことが重要です。社会とのかかわりの中で大学は何ができるのでしょうか？この答えを探るために、産業界の声に耳を傾けながら、技術立国の一翼を担う研究所を目指します。
Advanced Device LaboratoriesADL
すべては人類のために。For all humankind.
総合研究機構 先端デバイス研究部門長大川 和宏
本学の研究者は約800人、研究室数は約350に及びます。１研究室で研究されているテーマは毎年平均約３件ですので、換算すると1000のテーマの研究が毎年行なわれていることとなります。これらの研究シーズを産業界へご紹介し、技術移転活動を行なっているのが本学の「承認ＴＬＯ/科学技術交流センター」です。本年４月１日に設置したＡＤＬ「先端デバイス研究部門」は、基礎研究はもとより、産業界との共同研究、受託研究または技術指導などの活動を強化し、先端デバイスの研究活動を行っていくことになります。１研究室だけでは解決できない研究を複数の研究室で取り組むことによって、成果のある研究に繋がるケースが生まれると考えます。産業界との連携活動は今後、本学承認ＴＬＯ（科学技術交流センター）と組織的な連携により産学連携活動に取り組んでいきます。本学の科学技術交流センターが、技術と技術を結び、そして、本学の研究技術と産業界との連携のかけ橋となり、社会に役立つＡＤＬの研究をお届けしたいと考えております。ＡＤＬの研究にご興味のある方は、本学ＴＬＯ（科学技術交流センター）に御連絡ください。専門コーディネータがご対応申し上げます。
Advanced Device Laboratories
ADL総合研究機構先端デバイス研究部門
東京理科大学
公的支援
東京理科大学先端デバイス研究部門 ADL東京理科大学先端デバイス研究部門 ADL～豊かな生活のために大学ができること～
コーディネート 研究・技術契約共同研究・受託研究・技術指導
産業界との連携を目指して
～ＡＤＬとＴＬＯ（科学技術交流センター）との組織的連携～
公的機関
産業界
技術移転に向けた連携活動
産学官連携をサポートするワンストップ窓口 窓口
研究技術連携
新たなエネルギーを社会へ
ADLと産業界そしてTLO人類のためのエネルギー開発へ向けた産学 官連携
科学技術交流センターRIDAI SCITEC
ADLメンバーは様々なデバイス技術を保有しています。そのままでも使える技術はたくさんあります。しかし、組み合わせると無限の可能性が広がります。メンバー同士の組み合わせだけでなく、学外との組合せも考えると何でもできそうです。人類が直面している環境問題、エネルギー問題にも貢献できるはずです。エネルギーの切り口でADLのデバイス技術を紹介します。
Advanced Device LaboratoriesADL
そして実りのとき。And the harvest.
東京理科大学 先端デバイス研究部門
ADL03
・水素製造システム
・燃料電池
・薄膜太陽電池
・熱電変換素子
・高効率 LED, レーザ
・賢く省エネ 次世代電子デバイス
省エネルギーデバイスSaving Energy Device
クリーンエネルギーデバイスClean Energy Device
エネルギーリサイクルデバイスEnergy Recycling Device
ADL研究技術
デバイスの先へ 融和によるデバイス進化
ADL研究技術
●窒化物半導体を用いたRGB光デバイス －高効率で省エネを実現
●希土類添加酸化物半導体でUVからIRのLEDの開発
●次世代高周波デバイスの開発
●強誘電体分極制御デバイス
●透明トランジスタ
●窒化物光触媒反応による高効率な水素発生を 実現
●燃料電池用固体電解質の開発
●CIGS系とSn系による薄膜太陽電池 －脱シリコン時代の主役に
●太陽熱発電用熱電素子の開発 －人と自然に優しい環境低負荷半導体の利用
Advanced Device LaboratoriesADL
未来とともに。We are along the future.
窒化物半導体デバイスは色々あります。その中の一つが緑色レーザです。レーザポインタに使われているようなものでなく、レーザTVに使われる高性能なものです。レーザTVとは液晶やプラズマTVよりも数分の一の消費電力で済む究極の省エネTVです。しかも色再現性はプラズマや液晶TVより遥かに高いものになります。このような夢のTVを実現するため、キイ デバイスである緑色レーザを企業と共同開発しています。窒化物半導体のレーザにはブルーレイDVDに使われている青紫色レーザが
あります。青色は下記のように実現していますが、高性能な緑色レーザはまだ世界でも実現していません。性能を上げるべく、日々挑戦中です。
これまで研究・実用化されてきた熱電変換素子は有害物質を含むものが主流でしたが、将来的に広く使用されることを考えたとき、原料、素子構成材料、中間生成物、製品のいずれにおいても環境負荷が低く、生体にとって無害である環境低負荷半導体材料より構成される排熱ー電気エネルギー変換素子の実現が重要となってきます。高温の排熱から電気を取り出す熱電変換材料は、使われる温度域が～500℃という過酷な環境で、しかも環境負荷を考慮した材料でデバイスを作製する必要があります。従来より用いられている材料で考えると、鉛・テルル(Pb-Te)系で排熱発電デバイスの実用は十分可能ですが、不用意に廃棄されると公害問題になりかねませんので、環境への負荷が軽微であるMg2Siの位置づけは重要です。共同研究により、Mg2Si
原料の開発を終え、現在は、Mg2Si排熱発電素子のエンジニアリングサンプルを製作中です。
470 nmでのレーザ発振の様子（写真（a））．室温パルス発振した475 nmレーザスペクトル（図（b））と室温連続発振（図（c））（これらのデータは共同研究先の承諾を得て公開しています）
Mg2Si 排熱発電素子の性能試験用モジュール発電の様子は、http://web.mac.com/iida_lab/Info/Movie-Thermoelectric.htmlで公開しています。（これらのデータは共同研究先の承諾を得て公開しています）
400 460 480 500 520 540
波長（nm）400 420 440 460 480 500
446nm
475nm
（c）
（b）
28 ℃Pulsed10 mW
25 ℃CW10 mW
ADL05
ADLの共同研究事例
21世紀の未来を拓く、革新的先端デバイスの創製を産業界とともに
ADLの共同研究事例
共同研究事例（1）
共同研究事例（2）
Advanced Device LaboratoriesADL
1. 窒化物半導体光触媒システムの構築2. 長波長発光デバイスの高効率化3. 緑色レーザの開発4. 高演色性白色 LEDの作製5. 窒化物半導体MOVPE 成長過程の解明6. 量産型MOVPE 反応炉の形状検討
メンバー13 人の素顔 Ⅲ族窒化物半導体デバイス大川研究室
企業研究者、海外の大学教授を経て、1998年より理科大で光デバイスの研究室を主宰。LEDやレーザ関係を得意とするが、化学関係の光触媒やガス化学反応にも研究展開。材料科学・デバイス開発・装置開発に意欲を持っている。神楽坂でのお酒と家庭菜園が好きな1959年生まれ。
教員名 学部・学科 自己紹介
教授大川 和宏本誌8Pに掲載
▲
大川 和宏Dr. Kazuhiro OHKAWA
理学部第一部 応用物理学科 教授
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/okwlab/
平子 晃Dr. Akira HIRAKO
理学部第一部 応用物理学科 助教
理学部第一部応用物理学科03（3260）[email protected]
MOCVD装置によるⅢ族窒化物半導体デバイスの作製を専門としており、特殊バッファー層を利用し様々な基板への成膜を得意としています。また、熱流体シミュレーションで半導体成長時のMOCVD反応炉内を解析し、そのデータを新たな装置の部品設計に応用しています。
助教平子 晃本誌8Pに掲載
▲
理学部第一部応用物理学科03（3260）[email protected]
木練研究室のキーテクノロジーは「ゾル-ゲル法」「放電プラズマ焼結法」と「酸化物及び金属ナノ粒子」です。我々は、これらの技術を駆使して、新しい機能性セラミックス材料を作製し、その特性評価と新材料の各種応用用途を探索しています。
准教授木練 透本誌11P に掲載
▲
工学部（山口）応用化学科0836（88）[email protected]
研究分野：半導体ナノ磁性材料とナノデバイス、半導体光学デバイス研究室：1号館 6階モットー：いい実験するにはいい頭も必要趣味：山歩き
教授趙 新為本誌9Pに掲載
▲
理学部第二部物理学科03（5228）[email protected]
ゾル-ゲル法や金属錯体を原料にした化学合成法により金属酸化物粉体や薄膜を作り、焼結には放電プラズマ焼結法という新しい作製法を利用することで電気、光、生体などの様々な応用を目指したセラミックスの創製を行っています。
准教授西尾 圭史本誌12P に掲載
▲
基礎工学部材料工学科04（7122）[email protected]
専門は高分子電気物性。現在の関心は、高分子強誘電体超薄膜の強誘電性とナノ秒分極反転特性。行き着く先の基礎的理解と新規デバイス応用を見据えながら、近年増大傾向にある自身の体重減量にも真剣に取り組み始めている。
助教中嶋 宇史本誌9Pに掲載
▲
理学部第一部応用物理学科03（5228）8220nakajima@rs_kagu.tus.ac.jp
強誘電体・圧電体とその応用に関する研究を行っている。日本人が古来より持っている「モノ作りの心意気」を大切にするとともに、ひとつひとつの事象を科学的に解明し、より良いデバイスや材料を作っていきたいと考えている。モットーは「携帯電話は社会荒廃の源」。
教授岡村 総一郎本誌9Pに掲載
▲
理学部第一部応用物理学科03（5228）8725sokamura@rs_kagu.tus.ac.jp
沖電気（株）研究所で無線・衛星・光通信用化合物半導体デバイスの結晶成長、プロセス、回路設計に関する研究に従事。2001年から理科大でナノデバイスシミュレーション、Sb系ヘテロ構造のMBE成長、ナノ構造体の形成制御に関する研究に従事。2006年～2007年までMIT客員研究員。
教授藤代 博記本誌10P に掲載
▲
基礎工学部電子応用工学科04(7122)[email protected]
博士課程まで半導体表面に自己組織化的に形成されるナノ構造の研究に従事。2008年より理科大・藤代研究室に所属。表面科学の視点から、次世代デバイスの基盤技術の構築を目指します。
助教原 紳介本誌10P に掲載
▲
基礎工学部電子応用工学科04(7122)[email protected]
化石燃料を大量消費し続けたら、自分の子供の代には地球環境が激変しているだろう。何とか「持続可能な社会」のために行動に移さなければと強く思って研究しています。未来はもっと素晴らしいものに違いない。そうした強い確信こそが進歩に向けての私の絶え間ない意欲の源泉です。
専門分野：半導体材料工学／薄膜太陽電池、機能性電子材料1993年東京理科大学大学院工学研究科電気工学専攻博士後期課程修了、博士（工学）。著書に『太陽電池』（共著、パワー社）、『電子材料ハンドブック』（共著、朝倉書店）などがある。
准教授 飯田 努本誌11P に掲載
▲
基礎工学部材料工学科04(7122)[email protected]
准教授安藤 靜敏本誌10P に掲載
▲
工学部第二部電気工学科03(5228)[email protected]
実験的立場から、希土類添加酸化物半導体LEDの作製を通して光学・電気・磁気特性の理解と新機能デバイスの開発を目指している。そのために、平行して実験結果を用い物理モデルの構築、理論的記述、解釈も行っている。
助教原子 進本誌9Pに掲載
▲
理学部第二部物理学科03（3260）[email protected]
目的
技術
発展
様々な半導体発光・受光デバイスに対し、太陽電池材料や透明酸化物半導体の結晶成長とデバイスの試作など、近い将来（2～5年後）の産業化が狙える材料をターゲットとした研究と、新規材料の探求やデバイス設計など、未来（10年後前後）を見越した研究を平行して行っています。
講師杉山 睦本誌 12P に掲載
▲
理工学部電気電子情報工学科04（7122）[email protected]
各研究室の紹介
Ⅲ族窒化物半導体を光触媒反応に用いることで、太陽光エネルギーの紫外～赤色の範囲を有効活用した水素発生システムの構築を目指しています。
ＭＯＶＰＥ装置の反応炉における温度分布、流体、化学反応をコンピューターにより計算し、半導体成長時の最適条件を解析しています。また、量産型装置の反応炉設計への応用が可能です。
多層構造の半導体薄膜の作製が可能なＭＯＶＰＥ装置で、青～赤色発光デバイスを作製しています。窒化物半導体で三原色をそろえる事で一般照明への応用を目指しています。
GaN光触媒反応システムによる水素発生
Advanced Device LaboratoriesADL
詳細はこちらで
窒化物半導体MOVPE 装置
熱化学流体解析
Ⅲ族窒化物半導体デバイスによる省エネとクリーンエネルギーの実現
省エネ発光・電子デバイス太陽光エネルギー変換システム
光触媒反応による水素発生技術MOVPE成長による半導体薄膜作製技術デバイスプロセス及びデバイス評価技術熱化学流体計算によるＭＯＶＰＥ反応炉内の解析
研究テーマ
ADL07
ADL08
Ⅲ族窒化物半導体デバイス 大川研究室理学部第一部応用物理学科
強誘電体ナノエレクトロニクス 岡村研究室理学部第一部応用物理学科
次世代電子デバイス 木練研究室工学部（山口）応用化学科
熱電変換、電子デバイス 西尾研究室基礎工学部材料工学科
環境エネルギーデバイス 杉山研究室理工学部電気電子情報工学科
半導体ナノ材料とナノデバイス 趙研究室理学部第二部物理学科
次世代高速・高周波デバイス 藤代研究室基礎工学部電子応用工学科
環境エネルギーデバイス 飯田研究室基礎工学部材料工学科
エネルギー変換デバイス 安藤研究室工学部第二部電気工学科
ADL09
ADL10
ナノサイズの構造にも対応できる量子補正ナノデバイスシミュレータを開発し、次世代高速・高周波デバイスの材料・構造設計と特性解析を行っています。更に回路シミュレータとの統合により、回路特性の予測も行っています。
分子線エピタキシー(MBE)法を用いて化合物半導体中で最も高い移動度を示すInSbを利用したヘテロ構造薄膜を作製する研究を行っています。次世代高速・高周波デバイスのための、InSbをチャネルに用いた高電子移動度トランジスタ(HEMT )やMOSFETの開発を目指しています。
走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いてSTMリソグラフィや半導体表面の特異性を利用したナノ構造体の形成制御技術の研究を行っています。次世代のナノデバイスや新しい薄膜形成技術の開発を目指しています。
強誘電体ナノエレクトロニクス岡村研究室
目的
技術
発展
集束イオンビーム（FIB）加工装置や当研究室の独創技術である「電子線誘起反応微細加工プロセス」を用い、電界により特性を制御できるフォトニック結晶を作成することを目指しています。
当研究室で開発した、液体充填平衡気化MOCVD装置を用い、高品質な機能性薄膜材料の作製を目指しています。卓上サイズの装置であり、少量の原料で容易に薄膜作成が可能です。
有機強誘電体材料の新規材料探索と従来物質の機能性向上に関する研究を行い、大面積・フレキシブル・低環境負荷を特徴とした機能性グリーンデバイスの実現を目指しています。
研究テーマ
現在利用されている太陽電池の約95％はシリコン（Si）系太陽電池です。当研究室では、脱シリコン（Si）系太陽電池を目指し、光吸収係数がSiより２桁大きいCu（Iｎ･Ga）Se2
（C IGS）系薄膜太陽電池の「低コスト化」・「大面積化」・「高速製造工程」および「高効率化技術」の追求を研究テーマとして行っています。まず、「低コスト化」・「大面積化」および「高速製造工程」として「塗布熱分解法（スピンコーティング法）＋セレン化法」および「電気めっき（電着）法」により光吸収層のCIGS薄膜の作製に成功し低生産コストが期待できます。また、「高効率化技術」として、蛍光染料を用いた波長変換素子の開発し、変換効率の損失軽減を太陽電池の高効率化を検討しています。更に、地球環境性および低コスト化を配慮した次世代太陽電池としてSnS系薄膜太陽電池の開発も行っています。
1.CIGS系薄膜およびその薄膜太陽電池の低コスト化2.太陽電池の高効率化を目指した波長変換素子の開発3.化学溶液堆積法によるⅡ-Ⅵ族化合物半導体薄膜の作製4.次世代太陽電池としてのSnS系薄膜太陽電池の開発
http://www.ee.kagu.tus.ac.jp/2bu/staff/ando.html詳細はこちらで
目的
技術
発展
脱シリコン系を目指した化合物薄膜太陽電池の低生産コスト化技術とその高効率化
高効率薄膜太陽電池 反射防止膜透明酸化物電極 波長変換素子
塗布熱分解法、電気めっき（電着）、スパッタリング法および化学溶液堆積法による薄膜作製
エネルギー変換デバイス安藤研究室
安藤 靜敏Dr. Shizutoshi ANDO
工学部第二部電気工学科 准教授
5cm
Glass substrate
SnO2
ZnS
100mm
200mm
塗布熱分解法にて作製したCu-In 前駆体薄膜
CBD法にて作製したZnS 薄膜の断面の電子顕微鏡写真
蛍光染料を原料に用いて作製した波長変換素子
1.強誘電体薄膜キャパシタの信頼性向上に関する研究 2.液体供給平衡気化MOCVD法に関する研究 3.強誘電体の微細加工ならびにチューナブル光学デバイスの創成
4.高機能性マルチフェロイック薄膜材料の創生 5.人工情報感受器官に関する研究 6.有機強誘電体薄膜の機能物性ならびにデバイス応用に関する研究
研究テーマ
岡村 総一郎Dr. Soichiro OKAMURA
理学部第一部応用物理学科 教授
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/sokamura/
中嶋 宇史Dr. Takashi NAKAJIMA
理学部第一部応用物理学科 助教
詳細はこちらで
次世代強誘電体デバイスの創製
省エネ不揮発性メモリ・圧電デバイス機能性チューナブルフォトニックデバイス
化学溶液堆積法による強誘電体薄膜の作製技術小型液体供給MOCVD装置による薄膜作成技術電気光学特性評価技術FIBおよび電子線リソグラフィーによる微細加工導電・誘電・圧電・強誘電特性の精密計測技術
電子線誘起反応プロセスにより作成された強誘電体ナノパターン
研究室製液体供給MOCVD装置
高分子強誘電体フィルム
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/~zhao/詳細はこちらで
半導体ナノ材料とナノデバイス
趙 新為Dr. Xinwei ZHAO
理学部第二部物理学科 教授
原子 進Dr. Susumu HARAKO
理学部第二部物理学科 助教
目的
技術
発展
景 芳麗Dr. Fangli JING
大学院物理学専攻 ポスドク研究員
シリコンをベースとした新しい光学的、電気的機能デバイスの開発
高効率LED、磁性記録装置、高効率太陽電池
ナノシリコンの薄膜作成、超長型ナノワイヤー、半導体への希土類添加と評価、発光と磁区測定
趙研究室
SPMの電流印加モードを用いた陽極酸化ナノ加工
SII製SPM多機能型ユニットSPA-400
半導体ナノ材料とナノデバイスの研究:半導体量子細線の作製と評価,単電子デバイス、平面型微小電子源
半導体中の希土類発光に関する研究:Si系レーザー、可視光と近赤外発光デバイス、ナノ導波路アレイの作製と評価
半導体ナノ磁性材料の研究:半導体ナノ磁石の作製、評価、磁性ドットと電子波の相互作用
環境半導体の光電効果と太陽電池の研究:酸化物半導体の光触媒効果、水素発生と貯蔵、燃料電池と太陽電池
Si表面と超微細加工技術に関する研究:超微細領域の陽極酸化、表面、界面の構造分析と制御
研究テーマ
1. 量子補正フルバンドMCシミュレータの開発2. 物理デバイス回路統合シミュレータの開発3. 次世代高速･高周波デバイスのモデリング･解析4. GaAs上のInSb系へテロ構造の作製・評価5. Si上のInSb系へテロ構造の作製・評価6. STMリソグラフィによるナノ構造の作製制御7. 半導体表面特異性を利用したナノ構造の作製制御
研究テーマ
http://www.te.noda.sut.ac.jp/pub/labs/fujisiro/詳細はこちらで
目的
技術
発展
ナノシミュレーションと薄膜形成技術をベースにした次世代情報処理・通信デバイスの開発
高移動度へテロ構造薄膜のデバイス化と特性評価回路作製・評価
ナノシミュレーション技術MBE法によるへテロ構造薄膜の作製技術X線回折、AFMなどによる薄膜構造の評価技術超高真空STMによる半導体表面のナノ加工と特性解析技術
次世代高速・高周波デバイス
藤代 博記Dr. Hiroki FUJISHIRO
基礎工学部電子応用工学科 教授
原 紳介Dr. Shinsuke HARA
基礎工学部電子応用工学科 助教
InSb HEMT デバイス内のホール濃度分布マップ
EpiQuest 社製MBE 装置
JEOL 社製超高真空 STM装置
藤代研究室
半導体光デバイスはクリーンなエネルギー発生源になったり、少ない電力で明るく発光したりと、地球環境に優しいデバイスです。
私たちは、無害で安くありふれた原料で半導体光デバイスを作製する技術を研究・開発すると共に、その半導体が持つ未だ知られていない特性を解明しています。
具体的には、化合物半導体光デバイスの作製を最終目的に、次世代の高効率低コスト薄膜太陽電池用材料として注目されているCIGS系太陽電池、紫外LEDや透明導電膜として応用が期待されるワイドギャップ酸化物半導体デバイス、環境に負荷をかけずに自然界に大量に存在する元素を用いて作製する第三世代太陽電池用材料の基礎研究といった３本柱を中心に研究を進めています。
研究テーマ
CIGS系太陽電池高効率化へ向けた我々の開発アプローチ
太陽電池作製装置
電気評価装置系
熱電変換、電子デバイス
西尾 圭史Dr. Keishi NISHIO
基礎工学部材料工学科 准教授
目的
技術
発展
金属塩や金属アルコキシドを原料とした溶液の化学反応を利用した合成プロセスのため、分子、原子レベルでの均一混合と非熱平衡プロセスによる低温合成が可能となります。大気中での薄膜作製も可能です。
放電プラズマ焼結装置を用いると低温、短時間で粒成長を抑制し、高密度焼結体の作製が可能となります。金属̶セラミックスやセラミックスーセラミックスなどのコンポジットバルク体の作製も可能です。
溶液から合成した粉体は異方性の強い結晶構造の場合形態に反映されやすく、放電プラズマ焼結装置での一軸加圧により高い配向性セラミックスの作製が可能となります。
高温型環境低負荷発電システム電子デバイス材料
環境低負荷エネルギー創成システム高周波フィルター、高周波帯域電子デバイス
作製技術：薄膜、粉体：溶液からの化学合成（ゾル－ゲル法、金属錯体の熱分解法など）焼結：放電プラズマ焼結法
1. 高温型熱電変換材料の創製2. 熱膨張可変セラミックスの創製3. メソポーラス材料の作製4. 燃料電池用固体電解質の作製5. 金属酸化物ナノ微粒子の合成6. 水素センサー用薄膜材料の作製7. 代替え骨用セラミックス材料の作製
西尾研究室
1. Cu(Al,In,Ga)Se2太陽電池の作製プロセス開発2. CIS系太陽電池の耐宇宙環境特性評価3. ZnO:Al,Ga透明導電膜の成長4. p型NiOやCuAlO2導電性酸化物の成長 5. 透明酸化物を用いたデバイス作製 6. SnS太陽電池の作製
環境エネルギーデバイス杉山研究室
杉山 睦Dr. Mutsumi SUGIYAMA
理工学部 電気電子情報工学科 講師
http://www.rs.noda.tus.ac.jp/optoelec/
目的
技術
発展
詳細はこちらでhttp://web.mac.com/nishiolab1/詳細はこちらで
結晶成長・プロセス技術開発からデバイス試作・各種評価まで一貫した研究を行っています。
太陽電池、透明トランジスタ、各種発光・受光素子の実現
半導体・薄膜作成技術(蒸着・スパッタ・セレン化・硫化 etc)各種プロセス技術光学評価技術(PL、透過、吸収 etc)太陽電池・電気評価技術(I-V、C-V etc)
研究テーマ
溶液法による薄膜の作製
放電プラズマ焼結装置
Bi4Ti3O12配向性セラミックスの断面SEM写真
これまで研究・実用化されてきた熱電変換素子は有害物質を含むものが主流でしたが、将来的に広く使用されることを考えたとき、原料、素子構成材料、中間生成物、製品のいずれにおいても環境負荷が低く、生体にとって無害である環境低負荷半導体材料より構成される排熱ー電気エネルギー変換素子の実現が重要となってきます。
現在、熱̶電気変換材料であるマグネシウム・シリサイド（Mg2Si）を扱っています。マグネシウムもシリコンも地核中に豊富に埋蔵していますので、エネルギー変換材料として用いても原料の枯渇問題はありません。いわゆる環境半導体に分類される材料です。
現在までにMg2Si原料の開発を終了し、熱電発電素子のエンジニアリングサンプルを製作中です。
1. 環境低負荷半導体・熱電変換材料マグネシウムシリサイドの開発
2. 太陽熱発電用熱電素子の開発3. 分散型高効率排熱リサイクルシステムの構築4. シリコンゲルマニウムによる高効率太陽光 ̶熱電池の開発
研究テーマ
http://www.mac.com/iida_lab/詳細はこちらで
目的
技術
発展
化石燃料の大量消費による地球温暖化を改善するためのエネルギー変換半導体材料の開発
熱̶電気変換素子構造の開発
豊富に存在し、生物・地球環境に優しい材料から構成される半導体熱電変換材料の合成
環境エネルギーデバイス
飯田 努Dr. Tsutomu IIDA
基礎工学部材料工学科 准教授
飯田研究室
ADL11
ADL12
環境低負荷半導体Mg2Si
高品質 Mg2Si 原料
Mg2Si 熱電発電素子
次世代電子デバイス
私の所属する山口東京理科大学は、東京理科大学の伝統と、維新の地である山口県に脈々と流れる進取の気質を継承し、1995年に山口県山陽小野田市で誕生しました。また、本学は最先端の研究を行っている液晶研究所と先進材料研究所を有しており、これらの研究所を中核とした産学官連携事業も積極的に推進しています。
私の研究室のキーテクノロジーは「ゾル-ゲル法」、「放電プラズマ焼結法」と「酸化物及び金属ナノ粒子」です。私たちは、これらの技術を駆使して、電気・電子機能、光機能、熱的機能等を有する新規な機能性セラミックス材料を作製し、その特性評価とメカニズムの解明を進めています。
最近、我々のグループは、ゾル-ゲル法と放電プラズマ焼結(SPS)法を併用することで、通常の固相反応法では作製困難な、負の熱膨張係数を有するZrW2O8焼結体を低温・短時間で作製することに成功しています。現在、ZrW2O8系複合焼結体をベースに熱膨張制御可能なセラミックス材料の作製と高周波デバイスへの応用に取り組んでいます。
木練研究室
木練 透Dr. Tohru KINERI
工学部（山口東京理科大学）応用化学科 准教授
http://www.ed.yama.tus.ac.jp/~tkineri/詳細はこちらで
目的
技術
発展
私の研究室は、社会に貢献できる材料開発を目標に研究を進めています。
非熱平衡下における各種セラミックス材料の作製プロセス技術を確立することが可能。
我々は、液相法であるゾル-ゲル法、特殊な焼結法である放電プラズマ焼結法と酸化物及び金属ナノ粒子の合成技術を駆使した新規な材料開発を進めています。
1. 機能性セラミックスの作製と電子部品への応用2. 金属ナノ粒子分散薄膜材料の作製と性能評価3. 酸化物ナノ粒子の合成と電子部品への応用4. 酸化物ナノ粒子添加液晶材料の作製と評価
研究テーマ
負の熱膨張係数を有するZrW2O8 の結晶構造
小角Ｘ線回折装置によるナノ粒子の粒度分布解析
Advanced Device LaboratoriesADL
ADLの研究装置紹介
ADL13
ADL14
窒化物半導体(AlInGaNのMgあるいはSiドーピング)の薄膜、超格子、デバイス構造のMOVPE成長
多元電子ビーム蒸着装置によるPt, Ni, Ti, Au, Al, ITO等の薄膜および積層膜
多元スパッタ装置による薄膜作製（ZnO, ZrO2, ITO, HfO2, HfN）
化学溶液堆積（CSD）法による機能材料薄膜作製
固体昇華MOCVD法によるTiO2系薄膜作製
電気泳動法による機能材料厚膜作製
高分子強誘電体薄膜作製
ゾル-ゲル法による金属ナノ粒子分散酸化物薄膜の作製
多元蒸着装置 技術リスト
成膜
フォトルミネッセンス装置による紫外～可視の光学評価（330～1500nm）
フォトルミネッセンス法による発光内部量子効率測定
FT-IR装置による赤外分光評価（0.66～28.6μm）
ホール測定装置による電気特性評価（77～333K）
誘電体膜の電気特性の精密評価
強誘電体膜の光学特性評価
表面構造及び結晶成長初期過程のSTM分析評価
評価
窒化物半導体MOVPE装置
MBE 電界放出型走査電子顕微鏡
材料の熱起電力(ゼーベック係数)と電気伝導率を室温から1200℃の範囲で測定できます。昇温用には赤外線イメージ炉が用いられ、測定はヘリウムガス置換により行われます。主に、熱電変換材料の特性を評価する際に用いられています。アルバック理工社ZEM-2 (現行機種はZEM-3 )は熱電変換材料研究分野でデファクトスタンダードな評価装置になっています。
エレニックス社のEd - P A S ( E l e c t r i c Discharge Plasma Activated Sintering)焼結装置です。直流電流による直接加熱方式で、方形波パルス電流による焼結が可能です。焼結最高温度は2500℃で、昇温レートは最大2000℃/minです。焼結雰囲気はAir, Vacuum, Protect gasの使用が可能です。金属材料、半導体材料、絶縁体材料の幅広い素材において材料合成が可能です。
熱起電力測定装置
放電プラズマ焼結
サンユー電子社製のスパッタリング装置です。本装置は高周波マグネトロンスパッタリング法にヘリコン波励起を導入した装置です。ヘリコン波励起を導入することにより薄膜の均一性や品質が向上し、高品質で信頼性の高い電子デバイスが可能になります。現在本装置では、太陽電池用の上部電極としてZnO:Alや反射防止膜としてMgFの作製に用い、CIGS系薄膜太陽電池の高効率化を目指しています。
スペクトリス株式会社PANalyticalの薄膜専用のX線解析装置（X’Pert PRO MPD）です。あらゆる薄膜材料の開発における必要な情報(膜厚、格子定数、モザイシティ、配向、方位、分布、歪みなどの結晶性、組成、ラフネスなど)を試料の結晶性レベルに応じて最適化された光学系や最高の解析結果を得ることができます。
サブミクロンオーダーに集束したGaイオンビームで試料表面を走査し、試料表面の特定領域を削ったり、C等の被膜形成が可能です。高分解能FE-SEMを搭載し、FIB加工状況をリアルタイムにモニタ可能な他、EDS、EBSD分析が可能な設計となっております。
小型積分球によりLED等の発光デバイスの光学特性を評価する装置です。発光スペクトルを電流・電圧を変化させながらリアルタイムに測定でき、光出力及び全光束を求めることができます。測定波長：350－1150nm、試料サイズ：φ15mm以下。
SPM（走査型プローブ顕微鏡）は先端を極限まで尖らせた探針を用いて、試料表面の状態を観察する顕微鏡です。使用例としては大気中での原子レベルのラフネス、磁区構造観察、キャリア分布、欠陥分布などです。絶縁体、半導体、金属さらには軟らかい試料まで幅広く評価が可能です。
超伝導体を用いた電磁石です。コイル状の超伝導体を冷却し、電流を流しコイルの中心に磁場を発生させます。磁場強度は8テスラ（8万ガウス）まで発生させることが可能です。専用のクライオスタットがあり4ケルビン（-269度）まで冷却が可能です。極限状態での電気、磁気、発光の測定が可能です。
真空中で電子ビームにより原料を加熱し、薄膜を蒸着する装置です。金属や酸化物の多層膜の作製が可能です。基板加熱機構を装備しており、高品質な薄膜を作製できます。原料：Pt, Au, Ti, Ni, Al, ITO、基板サイズ：直径２インチ、温度：室温～600℃。
有機金属原料を用いてAl, Ga, In, Nの元素から成るⅢ族窒化物薄膜を気相成長する装置です。発光デバイス（LED、LD）や電子デバイス（FET、HEMT）など、任意の半導体積層構造が作製可能です。使用原料：TMGa , TMAl, TMIn, NH3, SiH4, Cp2Mg、基板サイズ：直径２インチ、最高温度：1250℃。
As,Sb系化合物半導体成長用のMBE(分子線エピタキシー)装置です。原子層オーダーの薄膜構造が作製可能で、ナローバンドギャップ半導体HEMTの作製を行っています。
固体物質表面のナノスケールの超微細な形態、組織構造を高分解能で最大80万倍までの倍率で観察できる装置です。エネルギー分散型Ｘ線分析装置を内蔵しており、観察部分の元素同定、組成分析も可能です。
スパッタ装置
薄膜材料結晶性解析X線回折装置
集束イオンビーム（FIB）加工装置
発光デバイス出力測定装置
SPM 超電導磁石
ADL所有の研究設備をご紹介いたします。詳しい成膜技術・分析技術情報をご希望の方は、
E-mail：[email protected]
までお問い合わせください。
