超伝導体・強誘電体の性質を加えたい

「半導体」。ニュースや授業で耳にしたことがあると思います。皆さんのパソコンやスマホの中に必ず入っている、電子機器の心臓部です。今の半導体は主にシリコン（Si）という材料でできていて、その結晶の組み合わせ方を工夫することで、いろいろな機能を実現しています。

私は、ここにさらに新しい材料の機能を加えたいと思っています。それは「超伝導体」や「強誘電体」といった性質を持つ材料です。超伝導体は電気抵抗がゼロになる夢のような物質で、リニアモーターカーや量子コンピュータに使われています。強誘電体は「電気信号を覚える」性質を持ち、ICカードのメモリに利用されています。

もし、これらの材料を半導体と“原子レベル”でくっつけることができたら、これまでの電子機器では考えられなかったような、新しいデバイスが生まれるかもしれません。たとえば、超高速で計算できるコンピュータや、極限環境でも動く電子機器です。

異なる性質を持つ結晶を原子スケールで積み重ねる

ただし、これはとても難しい挑戦です。異なる性質を持つ結晶を原子スケールで積み重ねる必要があるからです。そのために使うのが「エピタキシャル成長」という技術です。イメージとしては、まるでレゴブロックを一つひとつ丁寧に積み上げるような作業です。実際には、10秒間にたった1個の原子を積むスピードで進めることもあります。私たちの研究室には「スパッタエピタキシー装置」という特別な実験装置があり、この精密な結晶づくりを可能にしています。

私は、中高生のころから「目に見えない世界で起きていることを明らかにしたい」という思いを持っていました。今は、半導体の世界に“新しい仲間”を加えて未来を切り拓こうとしています。私たちの研究は、次世代のコンピュータやエネルギー技術を貢献できると思っています。