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表面・界面の理解に基づいた
ナノマテリアル開発

高村(由)研究室 YAMADA-TAKAMURA Laboratory
准教授:高村 由起子(Yamada-Takamura Yukiko)

E-mail:yukikoytjaist.ac.jp
[研究分野]
材料科学、材料工学、表面科学
[キーワード]
ナノマテリアル、薄膜成長、二次元材料

研究を始めるのに必要な知識・能力

我々の研究室で行っている研究に向いているのは、ナノマテリアルの表面や界面で原子が並んでいる様子を見てみたい、という好奇心が強く、とにかく実験するのが好き、という方です。

この研究で身につく能力

最先端の装置、しかも世界に一台しかないような特殊な装置、を自分で操作して一定の期間内に成果を出すことを要求されますので、自ずとそのような装置の操作に必要な慎重さと大胆さが養われます。また、数多くの実験をこなすことで、効率的な実験計画の立て方が身につくと同時に、装置の不具合などで実験が思い通りに進まない、といった経験から、想定外の事態に対応する能力も養われます。実験で得られた結果などについて自分でまとめ、考え、理解・学習する能力だけではなく、先輩や教員と一緒に議論することによって、説明する力、論理的に考える力が養われます。

【就職先企業・職種】 エンジニア職、研究職

研究内容


研究室での実験風景

 現代の産業の基幹を支える薄膜材料の高品質化には、薄膜—基板界面の高度な制御が欠かせません。特に超薄膜やナノ構造体を対象としたナノマテリアル研究では、表面・界面が全体に占める割合が高くなり、表面・界面構造が成長や機能発現に果たす役割が重要となってきます。新奇ナノマテリアル開発には、薄膜及びナノ構造成長表面のその場観察と異種材料界面構造の詳細な分析から得られる知見を、有効に成長過程に還元することが重要になるとの考えから、本研究室では不純物混入の少ない超高真空における薄膜成長に取り組み、その生成・成長プロセスの理解のための光や電子等のプローブと検出装置を成長装置に導入し、成長過程のその場観察を可能とする装置を使用します。このユニークな装置を用いた薄膜成長とその場観察、界面構造の分析結果から、表面・界面の制御を可能とした上で、新たな異種マテリアルの組み合わせ成長を実現し、薄膜やナノ構造の成長から多層膜や多層ナノ構造体へと発展させていきたいと思っています。

【研究テーマ1】
ワイドギャップ半導体である窒化ガリウムとの格子整合性に優れる二ホウ化物薄膜のエピタキシャル成長

二ホウ化ジルコニウム薄膜は、安価で大面積、高品質だけれども格子整合性に問題のある基板材料の上に成長させれば、窒化ガリウムの成長の際の導電性バッファ層として、また窒化ガリウムの上に成長させれば、良好で安定した界面が期待できる耐熱性に優れた電極として魅力的です。 

【研究テーマ2】
原子層厚みの究極のナノマテリアル、ケイ素版グラフェン「シリセン」の研究

シリコンウェハー上にエピタキシャル成長させた二ホウ化物薄膜表面を光電子分光を専門とする研究室と第一原理計算を専門とする研究室と共同で詳細に調べている過程で思いがけず発見することができました。この成果を発表したところ、大きな注目を集め、国内・海外の大学や研究機関との共同研究に発展しています。

主な研究業績

  1. シリセン:ケイ素で出来たグラフェン?
    高村(山田)由起子、アントワーヌ・フロランス、ライナー・フリードライン、尾崎泰助
    日本物理学会誌 第68巻 305-308 (2013)
  2. シリセン ー π電子を有するモノレイヤーケイ素シートの化学
    ライナー・フリードライン、高村(山田)由起子
    化学と工業 第66巻 900-902 (2013)
  3. 窒化物半導体薄膜の走査プローブ顕微鏡による微視的評価
    高村(山田)由起子、王治涛、藤川安仁、櫻井利夫
    応用物理 第76巻 499-504 (2007)

使用装置

超高真空走査プローブ顕微鏡
超高真空薄膜成長装置
薄膜材料結晶性解析X線回折装置
X線光電子分光装置
国内外の放射光施設

研究室の指導方針

我々の研究室では、迷ったらどんどん手を動かして、実験してみることを学生さんに勧めています。実際にその実験に従事している学生さんにしか思いつかない、新しいアイデアというのが必ずあります。アイデアとやる気とスキルがあったら、まずはとことん実験してみましょう。教員と先輩ができる限りのサポートをいたします。

[研究室HP] URL:http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/yukikoyt/groupHP/Home.html

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