物性実験II

格子欠陥・ナノ構造物性

教員

准教授/大野 裕 HP
助教/沓掛 健太朗

研究について

物質は、原子スケールで見ると不完全です。ナノスケールで構造が乱れており、それが欠陥です。密度は高々10-6ですが、物質の性質を支配します。我々は、点欠陥、転位、粒界などの欠陥の成因と性質を多元的に解明する学理の探求と、その固有な物性を積極的に制御し物質の高性能化・新機能化を進めて次世代産業への実用化を目指す欠陥制御科学を行っています。

研究対象:
基盤的半導体(Si、Ge)、新規機能性半導体(SiC、(In, Al, Ga)N、ZnO)、太陽電池用Si多結晶に含まれる転位、粒界、点欠陥など。

研究項目:
欠陥の原子構造・電子状態とその発生・変性のダイナミクス、さらに個々の欠陥の諸物性のナノスケール直接評価など、マルチスケールで、分野を超えて総合的に解明しています。

研究展開:
得られた知識を基盤とし、欠陥単体および異種欠陥の相互作用による欠陥の密度や物性、粒界の成長制御、さらに欠陥を制御した結晶や薄膜の育成に取り組んでいます。

最近の成果:
次世代材料と期待される無転位GeやSiGe単結晶の世界に先駆けた育成、青色発光材料のGaNやZnO中の転位の局在電子状態の定量化、SiCやAlN中の転位の動特性の解明など。

(1)格子欠陥の構造・電気・光学的性質の解明:
原子構造・電子状態を調べ、欠陥の構造とその物性の基盤知識を確立しています(図1)。

(2)格子欠陥のダイナミクスの解明:
格子欠陥の発生と変性の過程、欠陥同士の反応の観察、その機構の解明により制御します(図2)。

(3)不完全性の科学の確立と制御技術の探索:
上記知識を基盤とし、広く材料の持つ不完全性を知識として体系化するとともに、格子欠陥・ナノ構造体の制御技術とその新機能性を探索し、創製することに挑戦しています(図3)。

ページの先頭へ