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ゼミ研究室紹介

工学部 電気電子工学科
メソスコピック物性研究室

指導教員 羽田野 剛司 准教授

広島大学大学院工学研究科材料工学専攻博士課程修了。博士(工学)。科学技術振興機構(現・国立研究開発法人科学技術振興機構)研究員、東北大学大学院理学研究科助教などを経て、2016年より現職。

世界中が注目する新素材を用いた次世代半導体デバイスの作製に挑戦

研究テーマ

グラフェンを用いた次世代半導体デバイスの研究


研究についてミーティングを行う
学生たち

PCやスマホの中にある、緑の基盤にくっついた黒くて四角い部品。これは集積回路といって、あらゆる電子機器を動かすのに欠かせないものだ。集積回路にはトランジスタなどの小さな素子が詰め込まれていて、特に中身がたくさん詰まったものはLSI(大規模集積回路)と呼ばれている。LSIはその誕生以来、トランジスタの微細化により集積度を向上させ、高速化やコスト低減という形で長らく進歩を続けてきた。ただ近年はこの微細化技術が限界に達しつつあることから、これまでのシリコンベースのトランジスタに代わる新しい電子デバイスの登場が強く望まれている。

そんな中、羽田野先生の研究室で力を入れている研究の一つが、グラフェンという炭素系新素材を利用した新しい電子デバイスの作製だ。グラフェンは2004年に発見され、その6年後には発見者がノーベル賞を受賞するなど、今、世界中の科学者たちが注目している二次元物質で、特異な電気伝導特性を持つことでも知られている。

「鉛筆の芯の素材としても馴染みのあるグラファイト(黒鉛)にセロテープを貼って表面をペリッと剥がしたものと言えばイメージしやすいと思います」と羽田野先生が分かりやすく説明してくれた。厚さは炭素原子1個分。この超極薄のシートが持つ特性を利用して、シリコンよりも高速で電気を運ぶことができる、つまりこれまでよりも処理能力が高いLSIを作製しようと日々研究を続けているという。

「このシートをクルッと丸めると、カーボンナノチューブになります。現在は、グラフェン以外にも、カーボンナノチューブを用いた量子効果ナノデバイスの集積化技術に関する研究や、量子コンピュータへの応用が期待される量子ドットの研究なども行っています」と羽田野先生は話す。

学びの特徴

物理学的素養を持った人材を育成

この研究室の特徴は、工学部に所属する研究室でありながら、実験系と理論系、両方の研究室や研究機関と積極的に共同研究を行なっており、物理学的素養を兼ね備えた人材の育成に力を入れているところだ。

「現在は、東北大学やNIMSなどと共同で研究を進めていますが、多様な考えを持った研究者たちのもとで研究に取り組むことで、学生たちには、領域横断的な視点、特に、物理的に物事を考える能力を身につけてもらいたいと考えています」

研究の進め方


  • グラフェンを用いたトランジスタ(大きさ1万分の1ミリメートル)は今までの既存のトランジスタとは異なる性能があり、量子コンピュータなどへの応用が期待されている。


  • 作製したトランジスタはサイズが小さいため専用の半導体測定用装置によって測定を行う。その後トランジスタの特性をコンピュータによって解析する。


  • Mathematica などの数式処理システムを用いて新たなトランジスタの電気伝導特性についてシミュレーションを行う。シミュレーション結果から新しいトランジスタにどのような性能があるか知ることができる。

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このページに関するお問い合わせ

大学・部署名 日本大学 入学課
Tel 03-5275-8001