研究内容
新規ナノデバイスの設計・探索を目指したナノ構造電気特性シミュレーション
現在の半導体デバイスより一層微細なデバイスの探索は、ナノテクノロジーの中でも特に注目されている分野の一つです。具体的には、単一分子による電子デバイスの可能性が盛んに研究されており、また硫化銀などの混合伝導体を用いた原子スイッチは集積デバイスの試作も始まっています。これらのデバイスの実用化に向けては、電極-単一分子接合系や原子スイッチにおける電子や原子の挙動を解明していくことが重要です。この点に原子レベルシミュレーションを用いてアプローチしています。
ナノ領域物性の先端計測データを信頼性高く解釈するためのナノ物性計測シミュレーション
nmスケール領域のマテリアルの物性の計測は、ナノテクノロジーの発展に不可欠な技術です。しかしこのような計測では、対象とプローブとの相互作用の影響が大きいために実験結果の解釈が難しくなってきます。そこで実験結果を明確に解釈できるようにするための理論解析が重要となってきます。 そこで、本研究室が東京理科大学理学部渡辺一之研究室と共同で進めている科学技術振興機構CRESTプロジェクト"ナノ物性計測シミュレータの開発"では、走査プローブ顕微鏡を応用した様々な物性計測手法（局所トンネル障壁高さ計測、ケルビン力顕微鏡像、多探針電気特性計測、キャパシタンス計測など）に対するシミュレータの開発と、このような計測における様々な物理現象の解析に取り組んでいます。詳しくはこちらをご覧下さい。[ナノ物性計測シミュレータの開発 (pdf)] また、これらの発展的な計測手法の基盤となる走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡についても、単純な試料に対する解析法は確立しているものの、生体分子をはじめとする有機分子吸着系などの複雑な系については観測像の解釈が難しいことが多く、実験と照らし合わせて使用できるシミュレータが望まれています。本研究室は、早稲田大学理工学部塚田捷教授をリーダーとする科学技術振興機構先端計測分析技術・機器開発事業プロジェクト“汎用走査プローブ顕微鏡シミュレータ”に参加して、このようなシミュレータの開発に取り組んでいます。
固体表面構造と表面での原子移動過程の理論解析
原子構造を知ることはマテリアルの性質を調べたり所望のマテリアルを設計したりしていく基礎情報となるものです。そして、そこで原子がどのように動いていくかという点はマテリアル作製プロセスを設計・最適化していく上で大変重要です。これらの点に関しては既に多くの研究がなされているものの、まだまだわからないことが多く、その重要性は今後ますます大きくなっていくでしょう。 本研究室では、未解明で特に興味深いトピックに焦点をあて、このような問題にシミュレーションを用いてアプローチしています。
