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最先端の半导体研究に多角的な视点からトータルに取り组む。
半导体デバイスに関するさまざまな问题にトータルに挑む。
私は半导体デバイスの、素子の构造、製造プロセス、素子の评価方法に関する研究を行っています。半导体デバイスの研究项目には、回路设计、素子の高性能化、製造プロセスの高精度化及びそれらの评価に関するものがありますが、私の研究はそのうち、回路设计や物性评価を除いた部分にあたり、具体的には次のようなものです。
&苍产蝉辫;■素子构造：ノーマリオフ型骋补狈冲贬贰惭罢の作製
&苍产蝉辫;■製造プロセス：选択成长技术
&苍产蝉辫;■评価：メモリの信頼性に関する评価、トランジスタの雑音に関する评価
私の研究室は、小さいけれども、构造、作り方、评価までトータルで研究しているというところにオリジナリティがあると自负しています。というのも、半导体の研究をやっているところは数多くありますが、作り方や评価などにそれぞれ特化しているところが大半だからです。
では、研究内容について、少し分かりやすく解説しましょう。まずは、最初の「ノーマリオフ型骋补狈冲贬贰惭罢の作製」についてです（図1）。
电気エネルギーの制御や供给に用いられる半导体素子のことを「パワーデバイス」と呼びますが、この研究は平たく言えば、消费电力が小さくそれ自身の大きさも小さいパワーデバイスを作ろうというものです。例えば、変圧器の中などに使えば、デバイスのサイズと重量を大幅に低减することができるでしょう。
GaN（ガリウムナイトライド、窒化ガリウム）は青色発光ダイオードの材料として用いられる半導体で、HEMT（High Electron Mobility Transistor＝高電子移動度トランジスタ）は、バンドギャップの違う異種の半導体材料を接合することで界面に2次元電子ガスの層を作り出し、電子が流れるチャネルとして利用するトランジスタを言います。
（注）バンドギャップとは、固体中の电子のうち、电子に占有された最も高いエネルギーバンド（価电子帯）の顶上から、最も低い空のバンド（伝导帯）の底までの间のエネルギー準位（およびそのエネルギーの差）のこと。
HEMTは高速?低雑音性に優れたトランジスタなのですが、2次元電子ガスを発生させながらゲートに電圧をかけていないときにトランジスタをオフする（ノーマリオフ）ことが難しく、単体のトランジスタとしてはパワーデバイスとして実用化することが困難です。そこで、フローティングゲート構造を用いて閾値電圧を制御できるようにし、ノーマリオフのGaN HEMT（High electron mobility Transistor）を実現するためのトランジスタ構造、プロセスの研究を行っています。
また、2つめの「选択成长技术」についてですが、これは成膜技术のひとつです（図2）。
半导体は非常に小さい素子でできていて、シリコンウェーハと呼ばれるシリコンの板の上に、电子回路のパターンを写真の技术を使って焼き付けたものを、どんどん积み上げて作られます。その积み上げる际には、アライメント（位置合わせ）という工程が必要で、合わせずれが起こると非常に问题です。しかし、集积回路の微细化のために、この合わせの高精度化が难しく、集积化の妨げになっています。そこで、これを克服するため、パターン间のアライメント无しに成膜ができる技术、薄膜形成时に下地材料の违いによって成膜のされ方が异なる「选択成长プロセス」について研究を行っています。
図1：ノーマリオフ型骋补狈冲贬贰惭罢冲図版
図2：选択成长プロセス図版
产业界が抱える诸问题を解决すべく、多方面と连携して进める研究スタイル。
私が学生だった当时は、日本の半导体デバイスメーカーが世界でも上位10社のうち5～6社を占めるという时代。研究においては、シリコンは终わり、化合物半导体の研究が盛んに行われ始めていた时代でした。そのため、日本には、シリコンの研究をしている研究室は少なかったのですが、东北大学ではそれがあり、私はそこで勉强することができました。そのためか、修士课程修了后に半导体メーカーに就职すると、运よく、修士时代に研究していた内容をそのままやらせてもらえることになりました。
メーカーでは10年ほど研究?开発を続けましたが、途中で大学时代の恩师からのお声がけがあって仕事を続けたまま、博士课程(社会人コース)で博士号を取得、その后、その先生が始められたプロジェクトに参加する形で、会社を退职し、大学での研究者になることとなりました。
そして、2019年6月より広岛大学のナノデバイス?バイオ融合科学研究所に赴任しました。立派なクリーンルームを备えた広岛大学の研究环境には大いに満足しております。
私の研究がめざすのは、最终的に役に立つ技术にしたいということです。世の中には新しさだけをめざす研究というのもあります。役に立たないかもしれない新しいこと、単纯に人とは违うというものもありますね。私は、そういうものよりは、役に立つほうをやりたいなと思うんです。何かの役に立つ、いままでよりは良い技术にしていこうと常に思っています。工学は产业界との関わりが密接ですから、将来的には、产业界で役に立つ、つまり実用化されることを目指したいと思います。
もともとご指导いただいていた先生が、「工学研究はターゲットドリブン型の研究だ」とよくおっしゃっていました。それは、研究の初期段阶で目标を设定し、何を解决しないといけないのかを明らかにしながら、仕事を进めていくというやり方です。研究のレベルはボトルネックで决まるため、问题解决に必要なことを见出し、それを解决していく。半导体产业はたくさんの技术を集积化したものですから、中には自分の専门分野だけでは解决しないことも多くあります。そのため、学内外、产业界とも连携して助けも借りながら、问题解决に取り组むというスタイルと言えるでしょう。
また、研究の醍醐味は、いろいろなことを考えつつ、データを见つつ、モデルを立てたり、予测をして、それが思い通りになったときの喜びでしょうか。半导体产业というのは、世界レベルではまだまだ成长产业であり、最先端の研究分野です。技术的にはどんどん革新していくため、追い付く难しさもあり、おもしろさもあると感じています。
世界最高をめざす若い研究室。产业界に贡献できる意义深い研究を！
今后の目标としては、私はまだ本学にやってきたばかりですから、まずは研究室をしっかり立ち上げること。そして、学生たちが顺调に研究を进めていける环境を早く整えていきたいと思っています。
また、研究室の学びの方向性としては、「最先端の技术を作っていこう」というのがひとつ。「世界最高をめざそう」というのが共通认识で、学生たちにも、「世界で比较的有名な学会に投稿して発表することを目标にしましょう」と话しています。マスターコースの间に1回ぐらいはそうした発表の场に临んで欲しいですね。
もうひとつは、最先端技术だけを拙速に身につけるのではなく、ベースをしっかりやって、研究のやり方自体もきちんと学んで欲しいと思っています。先端のキーワードだけを使うのではなく、そのベースとなる知识を身につけて欲しいと思っています。前述したように、半导体产业は集积产业ですから、自分の研究室以外の、他の人たちとも协力しながら、何かを作っていったり、自分の基础的な学问や技术の実力なども向上させながら、仕事のやり方をしっかり学んでいけるようなところにしたいなと思っています。就职する际に半导体产业に入らない人たちもいるので、そういう意味では、社会人になって幅広く応用できるようなチカラを身につけられる场になればと考えています。
まだ半导体についてあまり知らないという高校生さんでも、兴味がわいたならばぜひこの研究室をめざしてください。国内大学では数少ないスーパークリーンルームを备えた広岛大学は、半导体?ナノテクノロジー分野において、非常に豊富なノウハウを夸ります。产学官の共同研究も盛んですから、最先端＆世界レベルの研究の场であることは间违いありません。产业界の课题解决の一翼を担う研究は、やりがいも大きいはず。热量豊かな皆さんの参加を大いに期待しています。
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ナノデバイス?バイオ融合科学研究所 教授
1990年3月28日 東北大学 工学部 電子工学科 卒業
1992年3月27日 東北大学大学院 電子工学専攻 博士課程前期 修了
1992年4月1日～2002年2月28日 三菱電機株式会社 LSI研究所 技術者
2001年9月12日 東北大学大学院 電子工学専攻 博士課程後期(社会人コース) 修了
2002年4月1日～2007年3月31日 東北大学 未来科学技術共同研究センター 助教授
2007年4月1日～2014年6月30日 東北大学 未来科学技術共同研究センター 准教授
2014年7月1日～2019年5月31日 東北大学 未来科学技術共同研究センター 教授
2019年6月1日～ 広島大学 ナノデバイス?バイオ融合科学研究所 教授
東北大学 未来科学技術共同研究センター 客員教授
