電子セラミックスグループ

電子セラミックスは、日本の産業において、世界をリードする分野のひとつです。セラミックスとは、一般に、原料となる粉末を焼結して作った陶器や磁器を指します。特に、電子セラミックスと呼ばれるものは、絶縁性、導電性、磁性、光学特性などの電子の振る舞いが機能に強く関与したセラミックスです。そのような電子セラミックスは、スマートフォンやパソコンなどの電子機器、あるいは、変電所や車輌のような電気回路に組み込まれて使われます。近年、製造技術の発展や部品の小型化への要請により、電子セラミックスには、様々な形や寸法をもったものが存在します。磁器というと、ある程度の大きさを持ったチップ状のものが想起されます。しかし、極めて薄い膜の状態であったり、あるいは、単結晶の形態で用いられるものであったり、様々な形状の電子セラミックスが製造されています。

本グループでは、さらに高性能な電子セラミックスの開発とともに、電子セラミックスを生産するための製造技術開発を行っています。それらを通じ、進歩の著しい情報・通信技術、あるいは、省エネルギーのための技術などのさらなる進展に寄与することを目指しています。

「ガラスと結晶とからなる複合焼結体の電子顕微鏡写真(担当 : 瀬川)」の画像

ガラスと結晶とからなる複合焼結体の電子顕微鏡写真
(担当 : 瀬川)


「セラミックスの界面で観測される整流特性」の画像

セラミックスの界面で観測される整流特性




研究対象

まず、電子セラミックスが示す機能の起源を明らかにするための検討を進めています。最も基礎的なところでは、セラミックスの機能を司る電子の挙動について、理論計算と電子分光を組み合わせた解析を行っています。多くのセラミックスは、微細な粒子が凝集してできた素材です。そのため、粒子と粒子の間の粒界や気孔を含む様々な構造要素が含まれる非常に複雑な材料です。従って、電子セラミックスが示す複雑な特性を基礎から解明するために、複雑な構造のうちの要素を抜き出したモデルを形成し、そのモデルを使って得た知見を積み重ねる、という研究を実施しています。
一方、ますます小型化高性能化する電子セラミックスの開発を可能にするため、薄膜合成技術の開発に携わっています。特に、エピタキシー技術に取り組んでいます。

「1200℃で加熱した酸化亜鉛結晶表面の原子間力顕微鏡像 (2μm×2μm) 。一段一段が、0.26ナノメートルの結晶の大きさに対応。(担当 : 大澤)」の画像

1200℃で加熱した酸化亜鉛結晶表面の原子間力顕微鏡像 (2μm×2μm) 。一段一段が、0.26ナノメートルの結晶の大きさに対応。(担当 : 大澤)


「酸化物薄膜中に形成された極性反転界面の断面透過電子顕微鏡写真とモデル図 (担当 : 安達)」の画像

酸化物薄膜中に形成された極性反転界面の断面透過電子顕微鏡写真とモデル図 (担当 : 安達)




主要設備等

合成・加工設備 :
パルスレーザー蒸着装置
分子線エピタキシー装置
窒化物合成装置
RFスパッタ成膜装置
雰囲気熱処理炉
プラズマ処理装置
精密研磨装置      等
評価装置 :
昇温熱脱離質量分析装置
ホール効果・DLTS測定装置
フォトルミネッセンスマッピング装置
紫外・可視・赤外分光装置
波長可変・フェムト秒レーザー分光システム
高温ステージ付きXPS・UPS装置
マッピング機能付き蛍光X線分析装置
高分解能走査型電子顕微鏡
顕微ラマン散乱分光装置
カソードルミネッセンス装置    等
演算装置・ソフトウエア :
2ノード・数値演算ワークステーション
電子構造シミュレーションソフトウエア

「Nd:YAGレーザーとエキシマレーザーを備えたパルスレーザー蒸着装置。 (安達担当)」の画像

Nd:YAGレーザーとエキシマレーザーを備えたパルスレーザー蒸着装置。 (安達担当)


「遠紫外対応カソードルミネッセンス分光装置 : 遠紫外から近赤外まで無色収差光学系を採用し、198-800nmの発光を測定できる。(担当 : 渡邊)」の画像

遠紫外対応カソードルミネッセンス分光装置 : 遠紫外から近赤外まで無色収差光学系を採用し、198-800nmの発光を測定できる。(担当 : 渡邊)


「高温ステージ付きXPS・UPS装置。高温の状態にある試料の電子構造についての情報を得ることが可能。(担当 : 大澤)」の画像

高温ステージ付きXPS・UPS装置。高温の状態にある試料の電子構造についての情報を得ることが可能。(担当 : 大澤)


「雰囲気焼成炉。水素雰囲気、アンモニア雰囲気、水蒸気雰囲気などの各種の雰囲気焼成炉」の画像

雰囲気焼成炉。水素雰囲気、アンモニア雰囲気、水蒸気雰囲気などの各種の雰囲気焼成炉




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