渡部研究室（応用表面科学領域）

教授 渡部　平司 准教授 志村　考功 助教 細井　卓治 特任講師 山田　高寛 特任助教 Ayele Kidist Moges 技術職員 野﨑　幹人

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「ブロードバンド＆モバイル時代を担う新材料・新プロセスの開発」

インターネットの普及により、家に居ながらにして世界中の情報が得られるようになっています。そして、今、さらにブロードバンド時代へと向かっています。「ブロードバンド」とは「広い道」を表していて、家と世界をつないでいる道や、携帯電話がつながっている道を今の数千倍の広さにしようとするものです。近い将来、会社に行かずに家で仕事をするようになったり、病院に行かなくても自宅で診察を受けられるようになるかもしれません。このような社会を実現するために、現在よりもさらに計算速度が速く、かつ微小な電力で働く素子を開発しなければなりません。私たちは、その一環として新たな電子材料の開発とその評価に取り組んでいます。例えば最先端のLSIでは、数ミリメートル四方の中に何億個もの半導体デバイスが作り込まれており、1個のデバイスの大きさはナノメートルレベルに達しています。その作製プロセスの精密な制御はもちろん、電極や基板材料についても、その特性を思いのままに設計して、デバイスの高性能化を図る必要があります。私たちは人間の目では見ることができない原子レベルの世界で何が起こっているのか理解を深めることを重視しながら、幅広い見地から次世代のエレクトロニクスを支えるための研究開発を進めています。

高速動作・低消費電力LSIを実現する半導体デバイスの研究開発

大きさがナノメートルレベルに達した半導体デバイスでは、量子効果の影響が大きくなってしまい、性能向上が非常に困難となります。特に絶縁膜として用いられてきたシリコン酸化膜は1ナノメートル近くまで薄膜化されており、量子トンネル効果による漏れ電流が大きな問題となっています。私たちは、絶縁膜に厚みをつけて漏れ電流を抑えつつ、大量の駆動電流を流すことができる高誘電率ゲート絶縁膜とメタルゲート電極の導入に向けて、材料・構造・プロセス技術の研究開発を行っています。また、現在LSIの基板として使用されているシリコンよりもキャリア移動度に優れるゲルマニウムを基板とするデバイスの実現に向けて、表面清浄化処理や絶縁膜形成技術についての研究も行っています。さらには、次世代の高機能半導体基板であるSGOI（SiGe On Insulator）やGOI（Germanium On Insulator）の作製・評価技術についても研究開発を進めています。

ワイドギャップ半導体の理想表面創成・絶縁膜技術の研究

炭化シリコン（SiC）に代表されるワイドギャップ半導体は、新幹線やハイブリッド自動車のモーターを駆動したり、高効率で電力エネルギーを輸送するパワーデバイスと呼ばれる半導体素子用材料として注目されています。現在はSiパワーデバイスが主流ですが、ワイドギャップ半導体を用いることで、省エネや炭酸ガス抑制効果が期待できます。その優れた特性を最大限に引き出すためには、理想的な表面を準備したり、絶縁膜との界面特性を改善するための新技術が必要となります。私たちはSiCパワーデバイスの実現に向けて、高密度プラズマを利用した新プロセスや新材料の研究開発を行っています。

放射光利用とナノエレクトロニクスへの展開

21世紀の夢の光といわれる、シンクロトロン放射光を用いて、エレクトロニクス材料の原子レベルでの物性・機能評価を行っています。世界最高の性能を誇る西播磨科学公園都市の放射光施設 SPring-8（１周1400 mもある巨大な電子蓄積リング）や、筑波の高エネルギー物理学研究機構のPhoton Factoryにおいて、新材料や新構造半導体基板について、極めて高精度な計測実験を行っています。