新連載「ココだけのハナシ」は,応用物理学の各分野で活躍されている著名な研究者の方々を訪問し,私たちが見聞きする学会講演や論文には決して出てこないエピソードや心に秘めていることなど,ここだけの話を聞いていきます.第1回めは,常識を覆す鉄系超伝導材料をはじめとするさまざまな新材料を開拓した,東京工業大学フロンティア研究機構・応用セラミックス研究所の細野秀雄教授を訪ねました.
ナノ構造シリコンをチャネル部とする立体構造トランジスタは,将来のデバイス構造として有望視されている.ナノ構造シリコンでは,電荷キャリヤへの量子効果が顕在化し,フォノン散乱の増大により熱伝導率も低くなる.そのため,量子効果やチャネル温度の上昇が,立体構造トランジスタの電気特性に及ぼす影響を考慮した素子設計が不可欠である.本稿では,はじめにナノ構造で顕在化する量子効果や界面/表面の効果などがトランジスタのキャリヤ輸送に及ぼす影響を概観する.その後,ジュール熱によるチャネル温度上昇の実験的評価,チャネル温度上昇が立体構造トランジスタのアナログ性能に及ぼす影響について,最近の進展を紹介する.
シリコンフォトマルチプライヤ(SiPM)は,フォトンカウンティング(光子計数)計測が可能であり,かつ,シンチレーション検出のようなアナログ的な計測にも適用可能な高性能半導体光検出器である.SiPMは,ガイガーモードで動作する多数個のアバランシェフォトダイオード(APD)のピクセルを並列接続した素子である.本稿では,高感度半導体光検出器として,APDとガイガーモード動作により単一光子検出可能なシングルフォトンアバランシェダイオード(SPAD),およびSiPMを取り上げ,それらの動作原理と特徴,応用分野について解説する.
グラファイトの単位層であるグラフェンが示す興味深い物性についての研究が活発に行われているが,その一方で,同様な積層構造をもつほかの多くの層状物質も注目されている.グラフェンと同様に,単層化された試料が示す新物性が探索されるとともに,グラフェンにはないバンドギャップをもつ層状物質半導体の単結晶薄膜を用いて,電界効果トランジスタを作製する研究も活発に行われている.本稿ではカルコゲナイド系層状物質について,種類,物性,単層膜/薄膜形成手法を解説するとともに,電界効果トランジスタの作製と評価に関する我々の研究成果を紹介する.
非晶質有機半導体薄膜は,優れた表面平滑性を有するため,極薄膜で形成される有機ELデバイスなどにおいて広く用いられている.しかし,膜中の分子配向は3次元的にランダムで膜物性は等方的であり,膜の屈折率も材料によって大差ないものと見なされてきたため,有機半導体材料自身でデバイス中の光伝搬を制御することは難しいと考えられてきた.本稿では,その従来の考え方を覆してきた最近の筆者らの研究内容を紹介し,分子配向制御・屈折率制御といった新たな光学設計自由度を有機半導体デバイスに付与させることで,有機ELデバイスの高効率化,新規有機光電子デバイスの創製が可能となることを示す.
放射線イメージングは物質透過能の高い放射線を活用して,測定対象の内部情報を得る手段として,広く用いられている.近年の半導体技術の進展に伴い,高精細なイメージングが可能となり,光子計数型の検出器の発展が目覚ましい.本稿では,放射線イメージングの特徴・原理から始め,現在,本分野において用いられている半導体技術について概観し,それらの発展による放射線イメージングの将来展望を行う.
50〜4000eVまでの幅広いエネルギー領域にわたる軟X線発光スペクトルを高効率・高分解能で計測可能な軟X線平面結像型回折格子分光器を開発した.これを電子顕微鏡に搭載することで,機能性物質におけるナノスケール空間領域の構造評価とその化学結合状態分析を同時に実現できる.本稿では本分光器の特徴を述べるとともに,電子プローブマイクロアナライザや透過型電子顕微鏡に搭載して得られた測定例について紹介する.
生物試料内部の微細構造を非破壊で観察できる軟X線顕微鏡は,生体を構成する元素そのもののX線吸収コントラストによる顕微鏡像が得られる利点がある.その一方で,X線顕微画像の蓄積が十分ではなく,得られた像の同定が難しい.本稿では,軟X線顕微鏡で観察し得られた微小シアノバクテリアの細胞内微細構造体を,TEMと間接蛍光抗体法で形態と機能から同定する方法を紹介する.
PETとMRIの同時測定が可能なPET/MRI装置が,新しい分子イメージング機器と医療診断機器として注目されている.PETの分子プローブに対する高い検出感度と,MRIの軟部組織に対するコントラストの高い画像を同時撮像可能にすることで,新しい情報が得られることが期待される.本稿ではPET/MRI装置の研究動向と,筆者らがこれまで開発したPET/MRI装置の概要を紹介する.
「エレクトロニクス基盤技術分野」センサ・LSI,フォトニクスデバイス)と,それを用いて研究を展開する「先端的応用分野」(ライフサイエンス,医療,農業科学,環境,情報通信,ロボティクスなど)との新たな融合を目指した異分野融合研究拠点として,豊橋技術科学大学では,3年前にエレクトロニクス先端融合研究所(通称:EIIRIS〈アイリス〉)を設立し,さまざまな異分野融合研究を行っています.本稿では,読者の皆さんにとって何かお役に立てればと思い,本学で進めている2つの異分野研究が始まった“きっかけ”や“苦労話”を紹介させていただきます.