電子セラミックスグループ

電子セラミックスは、我が国の産業において、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き締めてつく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あり、かつ、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、必ずしも、何かを焼き固めたチップ状のものとは限らず、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もあります。
本グループでは、その電子セラミックスの特性のさらなる高度化、あるいは、電子セラミックスを製造するための製造技術などについての検討を進め、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た研究・開発を進めています。

「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、電子セラミックスの特性の根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。セラミックスの多くは、微細な粒子が凝集してできた材料であるため、粒子と粒子の間の粒界や粒子と粒子の隙間(気孔)などの様々な構造要素が含まれる非常に複雑な材料です。そのため、その複雑な振る舞いを基礎から解明するために、単結晶を貼り合わせた粒界を形成するなどして、そうした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、一つ一つの素となる構造とその機能を明らかにする取り組みを進めています。
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、薄膜合成技術を進めています。特に、原子を1層ずつ堆積する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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