先端マテリアルデバイス研究室 森山 悟士 教授
電子デバイス
電子情報システム
最先端電子材料による新機能デバイスの創製
私たちの研究室では，以下に示す，2次元原子層薄膜の電気伝導や最先端シリコン量子機能素子の計測・制御を行っています。そして，そこで得られた知見から新機能・新原理デバイスへの応用を探求し，高性能電子・光デバイスやセンサの実現，量子コンピュータなどの新機能エレクトロニクスの基盤技術の開発を推進しています。
(1) 原子層物質の電子物性とデバイス応用
鉛筆の芯の材料などで身近な物質であるグラファイトは、炭素原子一層のシート（グラフェン）が積み重なった層状物質です。近年、グラフェン以外にも遷移金属ダイカルコゲナイドや六方晶窒化ホウ素など、様々な機能を持つ２次元原子膜材料が発見され、そのデバイス応用が注目されています。原子一層を取り出し、様々な原子層物質をレゴブロックのように積層した自然には無い人工原子層を創製し、高性能電子・光デバイスや新しい量子物性を利用したメモリデバイス，トポロジカル機能デバイスの実現を目指します。
(2) シリコン量子機能素子
シリコン微細素子を用いた量子センサ・量子コンピューティングデバイスの実現と，そのための量子状態制御・計測技術の開発を行っています。私たちは，トンネル電界効果トランジスタ(TFET)構造を用いた単電子トランジスタ，量子ビット動作を実現しました。従来のシリコン技術を活用し、集積化された量子機能素子の高温動作を目指します。
図1: グラフェンと六方晶窒化ホウ素を積層した超格子デバイス。
図2: 超格子デバイスにおける２次元量子伝導。
図3: TFET構造を用いた量子ビットとマイクロ波応答。