NAIST 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学領域 ~光ナノサイエンス~

凝縮系物性学研究室

教授:大門 寛
准教授:服部 賢
助教:武田 さくら
特任助教:松田 博之

研究室URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/daimon/index-j.html

光や電子で覗くナノの世界。
原子や分子を直接観たい人、固体内の電子の動きを見極めたい人、新奇な表面構造を創りたい人、ナノ物質の電気伝導・磁性・発光・脱離特性を知りたい人、大型放射光装置を使いたい人、オリジナル装置を作りたい人、物質設計の計算をしたい人、大歓迎です。

結晶構造、エネルギーバンド、半導体、金属などの固体物性に関する基礎知識。実験装置(何らかの測定装置を触った経験で可)、またはPCアプリ(表・グラフ・ファイル入出力など)に関する操作能力

修士号取得を目指すものには、十分な実験技術や計算技術の習得、研究の進め方、論文読解力、英語での発表力などの教育を行う。
博士号取得を目指すものには、加えて、研究を通した英語論文の書き方と幅広い科学的知識の教育を行う。
研究テーマはできる限り希望を考慮し、状況に応じ柔軟に対応する。
「研究室内での進捗発表や雑誌会、国内学会発表、国際学会発表、論文執筆、学振等の各種申請、修士・博士論文発表」という過程を典型的な育成モデルとする。
国際化のため(留学生に配慮し)研究室内での発表スライドは英語記載とする。

研究テーマに依存するが、実験・計算での操作能力は、超高真空、ガス分析、清浄表面作製、蒸着、ガス暴露、加熱、低温、電子回折、X線回折、光電子分光、光電子回折、走査トンネル顕微鏡、電気伝導、磁化測定、レーザー、発光分光、ラマン分光、軌道放射光、UNIX、第一原理計算など。装置類の設計・作製・組立能力(工作室利用)は、試料周辺やオリジナル測定装置等の真空部品、制御用電子回路、LabViewやC++等の測定解析用プログラムなど。
論文読解力は、表面科学を中心とした物質科学に関する英語論文の短時間理解力。
研究遂行能力は、装置の理解と適切な操作、ノート作成、内容・解析の理解、論理の組立など。
口頭、ポスター、論文発表などの日本語・英語でのプレゼンテーション能力。更には、研究室運営を適切にする協調性。
上記を基礎にした、知識や経験に基づくリーダーシップ能力。

修士卒:主に電気機器製造業の研究技術者。最近5ヵ年では、HOYA、NTT、SOLIZE、オムロン、キーエンス、コベルコ、トヨタ、リコー、ローム、花王、京セラ(2)、高純度化学、四国電力、住友電気、住友電装(3)、村田製作所、太平電装、中部電力、日本モレックス、日立(3)、浜松ホトニクス、富士通、堀場製作所(2)。他に他大学への進学:大阪大学。
博士卒:主にアカデミックの研究者(ポスドク、助教など)。最近5ヵ年では、International Islamic University Malaysia、NIMS、岡山大、名工大、日経BP。

ナノメートル以下のサイズになると、量子化の影響で、全ての物質は通常の固体とは異なる性質を示すようになる。それらは省資源・ナノテクに必須な微小新材料であり、表面を利用して原子レベルで人工的に製作できる。当研究室では、人工的に制御作製した、準二次元系である固体表面、ナノ薄膜・ナノ線・ナノ粒子のバルク・表面・界面、更には表面近傍のナノ領域バルクがもつ新奇な特性を見出し、その原子構造や電子構造の理解から、ナノの世界の物性解明と新機能創成を目的としている。
【表面ナノ新物質の創成】 超高真空中で、原子レベルで平坦かつ清浄化した固体表面に、数原子層厚という微量な原子・分子を蒸着・吸着(・加熱)すると、多種多様な表面ナノ構造を構築できる。当研究室では、電気伝導・磁性・発光で有用となり得る金属シリサイドのナノ物質系を中心に、種々の構造・物性相図を明らかにしてきている。また、先端デバイスの基礎となる、歪み半導体ナノ薄膜系、強電子相関物質系、立体構造側面系などの機能性物質表面も対象としている。
【構造解析】 当研究室では、物質の理解に必要な原子構造や分子の吸着構造を、表面の原子や分子を一つ一つ直接観察できる走査トンネル顕微鏡(STM)、逆空間マップが分かる反射高速電子回折(RHEED)、更には軌道放射光施設SPring-8に設置された研究室独自設計の二次元光電子分光分析器(DIANA, DELMA)による立体写真やホログラフィー等を用いて解析している。特定の原子の周りの三次元原子配列構造が光電子ホログラフィーで得られる。また物性の根源となる電子構造を、エネルギーバンド分散が分かる角度分解光電子分光(ARPES)や電子軌道が解析できるDIANA
等を用いて分析している。加えて、第一原理計算による安定構造・電子状態に基づく理解も行っている。
【物性解析】 超高真空で物質構造を維持して、その構造の物性を解析している。四端子法(4PP)による表面領域の電気伝導評価では半導体微細化で増大する表面の効果を、磁気光学カー効果(MOKE)やX線磁気円二色性(XMCD)による表面界面の磁性評価では局在する強磁性層の存在や磁気モーメントの様相を、フォトルミネッセンス(PL)による発光評価では表面領域による再吸収の影響を中心に研究している。新機能となる特異な物性をもつ物質系の探索もあわせて行っている。また、電子励起による吸着分子脱離評価では触媒デバイスの原理構築を、ホールサブバンドやスピン分離バンドに起因する電子状態
評価では高速デバイスやスピントロニクスデバイスの基礎構築を目指している。
【装置開発】 多目的な超高真空評価装置は既存製品にはない。当研究室では、複数の新物質作製装置や評価・解析装置を独自に設計開発してきている。これらを超高真空搬送路で接続し、超高真空試料作製複合評価システムを構築している。また必要に応じ、広角対物レンズ立体視光電子顕微鏡や歪み評価用超高真空ラマン装置などの新装置や測定制御・解析システムを逐次開発してきている。
上記の評価や解析はこれらを駆使している。

研究室紹介

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