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高崎量子応用研究所

研究課題 - プロジェクト半導体照射効果研究

掲載日:2018年12月26日更新
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研究課題

1.ワイドバンドギャップ半導体の欠陥エンジニアリングに関する研究

 ダイヤモンドや炭化ケイ素(SiC)といったワイドバンドギャプ半導体中に、単一発光源と呼ばれる一つの光子の入力に対し、一つの光子を放出する性質をもった結晶欠陥を形成することができます。そして、単一発光源となる結晶欠陥の持つスピンや発光を制御することで、従来の演算能力を遥かに凌ぐ量子コンピューター、ナノレベルでサイズ制御された高輝度な光デバイスや超高感度の磁気センサーの実現が可能となります。本研究グループでは、イオンや電子ビームをもちいることで、ダイヤモンド中で単一発光源として働く「負に帯電した窒素-空孔(NV-)センター」を効率的、かつ高位置精度で形成する技術の開発や形成したNV-センターの発光やスピン制御に関する研究を行っています。更にイオンや電子ビームを用いてSiC中に結晶欠陥を導入し、発生した結晶欠陥が単一発光源として働くかどうかの探索を行っています。

2.原子力・加速器施設用の超耐放射線性エレクトロニクスに関する研究

 SiCは、従来のシリコン(Si)半導体に比べて高効率、低損失な動作が可能であり、省エネ・CO2削減に貢献するデバイスへの応用が期待されています。同時に、Siの限界を超える厳しい環境でも安定動作が可能な極限環境半導体としても注目されています。本研究グループでは、この優れた特性を持つSiCを宇宙や原子力施設でも高い信頼性を持って安定に動作する半導体デバイスへ応用することを目的に、耐放射線性SiCデバイスの開発に関する研究を行っています。

3.宇宙用の太陽電池・半導体デバイスの放射線耐性に関する研究

 人工衛星や宇宙ステーションで使用される集積回路(LSI)などの半導体デバイスや太陽電池は、宇宙に多量に存在する放射線(重イオン、陽子線、電子線など)により特性が劣化したり、誤動作や破壊が生じます。従って、厳しい宇宙環境で使用される半導体デバイスや太陽電池は、その放射線耐性を見極め、宇宙での信頼性や寿命を正確に把握する必要があります。また、より信頼性が高く長寿命の半導体素子の開発も重要です。本研究グループでは、半導体デバイスや太陽電池の放射線耐性を正確に評価するための診断技術の開発と、開発した技術を用いた宇宙用の半導体デバイスや太陽電池の放射線劣化、誤動作や破壊に関する研究を行っています。

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