EEIS 東京大学大学院 工学系研究科 電気系工学専攻

高橋 琢二 教授

駒場キャンパス

ナノ物理・デバイス
ナノ構造物理
薄膜・表面界面物性
電子デバイス・電子機器

ナノプローブで探るナノメートルの世界 ~目に見えないものを「見る」~

本研究室では、ナノメートルオーダの分解能を有するナノプローブ技術を駆使し、ナノ領域での新規物性評価技術を確立することと、そのような物性の理解を通じて新しいデバイスの探求に貢献することを目指しています。

研究分野1

太陽電池材料の多角的評価

一方、太陽電池において、光で励起されたキャリア(電子と正孔)が無輻射で再結合してしまうと、電気的なエネルギーを外部に取り出すことができず、性能が低下してしまう。このような無輻射再結合では熱を放出することから、光照射に伴う試料の微小な熱膨張量を原子間力顕微鏡(AFM)で計測する光熱モードAFM(PT-AFM)を開発し、CIGS系材料等における結晶粒界と光励起キャリアの無輻射再結合との関連性などを微視的に解明する研究を進めている。
研究分野2

新規ナノプローブ手法の開発

また、ナノプローブ系では、非常に高い空間分解能が達成されている反面、通常はプローブの位置を常にフィードバック制御し続ける必要があるため、その動作速度が遅く、観測のスループットが低いという欠点を持っている。このような欠点を克服して高速な画像獲得を可能にするために、探針の変位量をサンプル・ホールド回路によって逐次取り込む新しいデータ獲得モードを提案し、通常モードと比べて約30倍の高速での走査を実現するなど、ナノプローブ系をより便利に使えるツールとすることにも取り組んでいる。
研究分野3

カーボンナノチューブFETチャネルの動作解析

カーボンナノチューブ(CNT)は、理想的には純粋な一次元伝導体となるため、CNTを電界効果トランジスタ(FET)のチャネルとすることで高い性能が実現される可能性がある。高速動作が期待されるマルチチャネル型CNT-FETにおいては、CNTチャネルごとの特性の均一さの解明が一つの課題となっている。我々は、高空間分解能を有する磁場センサである磁気力顕微鏡(MFM)による電流誘起磁場の観測を通じて電流を定量評価する手法を開発しており、その手法を適用することで、複数のCNTチャネルから任意の一本を選択して、その動作を解析することに成功した。
研究分野4

量子ナノ構造の物性解明

我々が独自に開発した光照射STM法を用いて、単一のInAs細線構造における光吸収特性などの光学的物性の解析を行っている。また、AFMによる静電引力検出法やその静電引力を利用したKFM表面電位計測手法について、静電引力に対する感度が向上するサンプリング法や、電位決定の空間分解能が向上する間欠バイアス法を提案して、、測定精度や確度の向上を実現した上で、それらの手法を用いて単一のInAs量子ドットへの電荷蓄積効果などの検証を行った。
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