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研究者_半導体

【広島大学の若手研究者】半導体の新材料を探索

2019.10.24

広島大学の若手研究者に着目し、その研究内容についてインタビューしました!🎤

今回お話を聞いたのは

先端物質科学研究科助教 富永依里子さん(とみなが よりこ)さんです!

若手研究者_富永依里子_1

実験装置の前で研究への思いを語る富永さん

研究テーマは「半導体結晶の可能性」

 

研究の最終目的を常に見据えて半導体の新材料を探索❄

 半導体は、現代の私たちの生活を支える重要な電子部品のほぼ全てに使われていると言っても過言ではありません。

 

その半導体には、高品質の素材が求められるため、さまざまな種類の半導体結晶を作製し、その可能性について研究を重ねています。

 

特に半導体に広く使われている「ガリウムヒ素」系の化合物について、学部生のときから取り組んできました。

 

若手研究者_富永依里子_2

ガリウムヒ素系材料の結晶模型

 

 

追究してきたのは、光通信用の新しい半導体レーザ用材料・ガリウムヒ素ビスマスです。ビスマスは、原子半径が大きく、結晶にひずみを来すことから、多くの研究者はこの材料を敬遠してきました。

 

半導体の分野では、半導体基板を素地にして半導体結晶を作っていきます。

 

結晶を作る際には、半導体基板と、作りたい半導体の格子定数(原子が作る結晶構造の辺の長さ)がそろっているほど、高品質な結晶が作製できます。格子定数がそろっていないと、ひずみができて品質の悪い結晶になります。

 

このため、学生時代の所属研究室では、格子定数に原子半径の小さい窒素を加えることで、半導体基板と格子定数をそろえていました。しかし、窒素を結晶に加えると、結晶の発光強度が下がり、レーザ動作ができない欠点がありました。

 

私は発光に焦点を絞り、結晶にひずみが生じてもいいので、窒素を入れずに、ガリウムヒ素基板上に、ガリウムヒ素ビスマスの結晶を作製、レーザ動作させる実験を繰り返してきました。

 

ガリウムヒ素ビスマスの結晶品質が、他の半導体結晶と比較しても劣っておらず、工夫をすれば絶対にレーザ動作できると信じていたからです。実験を通して、レーザ動作が確認できたときの感動は忘れられません。

 

レーザ用新材料としての可能性が認められ、何よりうれしかったのは、国内外の先生方から学会で「面白い研究だと声を掛けていただいたことです。

当時は26歳。若かったことで、窒素を加えるものという固定観念にとらわれなかったことが功を奏したのだと思っています。

 

10歳のとき、「地球が1cm太陽に近くても遠くても、私たちは誕生していない」と書かれた本を読み、漠然と地球を守る仕事に就きたい、と思いました。

 

高校の物理の授業で、半導体や室温超伝導材料のことを知り、電子材料分野の研究者になれば、地球温暖化を防止する太陽光発電システムを作ることができるのだな、と思うようになりました10歳のころに描いた夢がつながり、電気電子系の大学学部に進学、現在に至っています。

 

今の立ち位置は、研究を通して、学生に教育することも大切な仕事です。研究者を目指す学生には、常にゴールを見据えて実験に邁進することを伝えたいですね。

 

研究には「生みの苦しみ」が伴います。明確なモチベーションとビジョンを持っていれば、「つらいな」という思いも乗り越えることができるからです。

 

 広島大学に赴任して7年目を迎えます。これまでは、きれいな結晶を作ることに主眼を置いてきましたが、現在は意図的に原子配列を乱すことに力点を置いて研究に取り組んでいます。

 

テラヘルツ波という電磁波を発生させたり、検出したりするための素子用の半導体を結晶特性の観点から見た研究を行っています。テラヘルツ波は新しいセンシング技術などさまざまな分野への応用が期待されています。

 

究極の夢は、トランジスタやレーザ、結晶成長など半導体分野の世界的な研究者が集い、新しいものを生み出す世界規模の拠点を作ることです。そのメッカが広島大学にできたら最高ですね✨

 

PROFILE

富永依里子(とみなが よりこ)さん

2012年3月、京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科博士課程後期修了。博士(工学)取得。

2012年4月、広島大学大学院先端物質科学研究科研究員。

2012年8月、同研究科助教。

2018年4月、科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞受賞。

 

※プレスネット2018年5月31日号より掲載

 

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投稿者名: プレスネット

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