静岡大学電子工学研究所

Research Institute of Electronics, Shizuoka University

第1部会
共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要

所長
木村　雅和
Kimura, Masakazu

キーワード: イメージングデバイス、ナノエレクトロニクス、ナノフォトニクス、ナノマテリアル
住所: 〒432-8011
静岡県浜松市中央区城北三丁目5-1

最先端ビジョンサイエンスの創成

高柳健次郎博士のテレビジョン研究に端を発する本研究所は、「ビジョンサイエンスの基礎と応用」に特化した研究機関です。21世紀ＣＯＥプログラム「ナノビジョンサイエンスの拠点創成」、浜松オプトロニクスクラスター、特別教育研究経費等で培ってきたイメージング技術にナノエレクトロニクス、ナノフォトニクス、ナノマテリアル等を融合させ、極限解像度、極限時間分解能、原子・分子識別不可視画像などの実現を目指す極限画像を創成し、科学技術の発展に貢献することを目的としています。また、国内外の機関と活発な共同研究を実施するとともに、その先端研究施設・設備を広く産官学における研究者の共同利用に供し、その社会的役割を果たしています。平成28年度より、東京医科歯科大学「生体材料工学研究所」、東京工業大学「未来産業技術研究所」、広島大学「ナノデバイス研究所」とネットワーク型共同研究拠点「生体医歯工学共同研究拠点」を形成し、全国共同利用・共同研究拠点として活動しています。

令和5年度の研究活動内容及び成果

シリコン・トランジスタを用いた電子正孔共存系形成手法の確立

極低温下で強く束縛した電子正孔対（励起子）は量子凝縮により超流動性を示すことが理論的に予測されており、近年これを利用した超低消費電力デバイスの創出が期待されています。しかしながら、エレクトロニクスへの応用上、特に重要となるシリコン・トランジスタでは励起子量子凝縮は観測されておらず、このために必要となる近接した電子正孔二層系の形成も技術的に困難とされていました。
静岡大学電子工学研究所では、シリコン・トランジスタのゲート電圧制御により、電子と正孔を同時に存在させることに成功しました。また、そこで生じる再結合の電流を解析したところ、その電子と正孔は極めて近接していることが明らかとなりました。さらにその再結合過程を観察すると、ランダムで早い再結合を経てゆっくりとした再結合に切り替わっており、量子凝縮で重要となる励起子生成が示唆されました。
“Electrical control of transient formation of electron-hole coexisting system at silicon metal-oxide-semiconductor interfaces”, Communications Physics, doi.org/10.1038/s42005-023-01428-1

図1. (a)シリコン・トランジスタを用いた電子正孔共存系形成の概要図。(b)高密度プラズマから励起子への遷移の様子。

社会との連携

浜松の地は多くのベンチャー企業発祥の街として有名であり、当研究所は浜松地域に対して強い連携を築いています。研究所は近隣企業との交流を活性化するため、定期的な技術交流会を開催しています。また、研究所の所員が中心となり４つの大学発ベンチャー企業を経営しています。国内外の先導的研究者の招待講演と研究者の所員の成果を一般に公開する高柳健次郎メモリアルシンポジウムを研究所は毎年開催しています。また、一般市民に先端科学技術をやさしく紹介するサイエンスカフェやテクノフェスタin浜松の企画・運営に研究所の所員が積極的に参画しています。