• 我々は、結晶成長過程における界面現象と育成された結晶の特性の関係を明らかにするといった立場から、主として融液からのバルク結晶の成長に取り組んでいます。特に、界面に電場を印加することにより結晶と融液の間に電気二重層という極薄領域を形成しナノメータスケールで結晶育成を制御しています。電場印加による具体的な結晶作製研究例として、
• 1. 融液と結晶のエネルギー関係を制御し、従来育成が不可能とされていた高温圧電センサー用ランガサイト型結晶の開発。
• 2. 結晶化が困難なタンパク質の核形成を電場印加により容易に実現。
• 3. シリコン結晶成長において界面の不安定性を制御し、理想的な構造を持つシリコン結晶の開発。
• このように21 世紀高度情報化社会に必要な、光学、圧電、磁性等の分野で有用な新結晶や、あるいは、従来育成が困難とされていた結晶の創製の分野で有意義な共同研究ができるものと考えます。

4 インチ、6インチ、一部8インチのMEMSを中心とした半導体試作開発のための共用設備で、必要な装置を必要なときに時間単位でお使いいただけます。東北大学に蓄積された関連ノウハウが利用可能で、スタッフが試作を最大限支援します。東北大学西澤潤一記念研究センターの2 階スーパークリーンルームのうち、約1,200m2を主に利用しています。装置、料金については、ホームページをご覧ください。

経験豊富な10人以上の技術スタッフが支援します。エッチング、成膜などの各プロセスの標準的な加工条件を提供していますので、ご要望に応じた試作がすぐに開始できます。シリコン以外の様々な材料にも対応します。

• MEMS、光学素子、高周波部品などのデバイスのほか、半導体材料開発などに対応します。
• 試作前、試作途中における、デバイスやプロセスの技術相談にも対応しています。
• デバイスの実装工程に対応する「プロトタイプラボ」も利用できます。
• 半導体、計測器、センサなどの歴史を学んでいただける博物館もご覧いただけます。
• 東北大学半導体テクノロジー共創体の一部として、半導体の研究開発、人材育成を推進しています。
• 学生、企業技術者向けの半導体人材育成プログラムをオンデマンドで実施しています。
• 文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)事業のメンバーとして、設備とデータの共用に取り組んでいます。

2010年の開始以降310社以上の企業が利用しています。MEMS等のデバイスメーカーはもちろん、材料や機械部品、装置メーカーからも利用があります。これまでに約10件の実用化支援事例があります。

• 太陽電池用Si 多結晶インゴットの高品質化成長技術開発を進めている。従来の結晶成長技術に比較して、不純物や結晶欠陥が少ないSi多結晶インゴットを作製する独自の技術開発を行っている。

Si結晶インゴット製造メーカー、結晶成長炉製造メーカー、太陽電池製造メーカーとの産学連携の可能性がある。

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO４の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

• 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
• 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
• 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
• 種結晶の主表面がｃ面から0.4～1.2°傾斜していること。

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

• 金属材料や希土類金属等の材料特性は，原子スケールの構造により大きく変化するため，中性子やX線による原子の位置やその動きの観察は，材料特性の起源解明や，特性制御に重要な特徴量を明らかにする上で効果的です。近年は中性子の特徴を活かした観測手法の高度化に取り組んでいます。また恒弾性特性等の未解明な起源を明らかにするために研究を行っております。

物質内部を観るときには，観たいものと相互作用する探子（スパイ）を送り込みます。X線では観えない（とらえにくい）場合でも，中性子を用いると観える場合がありますので，ご相談いただければと思います。

• IoT 社会の実現に向けて、充電を必要としない小型センサの開発は不可欠である。当研究室では、独自装置を用いた材料創製技術、理論に基づいた数値解析技術を駆使し、材料の複合化によって、身の回りの未利用エネルギー(振動、超音波、光エネルギーなど) を電気エネルギーとして回収可能な環境発電材料の創製とさらなる高性能化を得意としている。

環境発電特性および関連特性の付与による、既存の機械やデバイスのさらなる高性能化、新機能追加から生じる付加価値向上を目指している企業等との共同研究を希望する。

• 真空プロセスを介した薄膜化技術を用いて各種物質の薄膜化や界面形成を行い、それら試料における機能の探索や物性開拓の基礎研究を行っています。新しい物質群の薄膜や界面の形成は工学的な側面から将来的な利用に欠かせません。また、薄膜や界面で発現する物性を機能として利用しようとする際、理学的な側面で理解を進めることも大切と考えています。そうした多角的な視野で薄膜と界面を活用する素子の開発に取り組んでいます。

最近では、磁気素子、半導体接合素子、超伝導接合素子、トポロジカル物質群の薄膜化などの研究を進めていますので、それらに関連する素子開発の共同研究。

現代社会が情報化社会と呼ばれて久しいですが、昨今大量のデータ処理や演算の需要が高まり、消費電力も指数関数的に増加しています。これまではSiが半導体デバイスの中心でしたが、これ以上の高性能化や低消費電力化には限界が見え始めつつあります。そこで、カルコゲナイドと呼ばれる周期表の第16族元素を含んだ全く新しい材料によって、既存のSi半導体を凌駕する電子デバイスの実現を目指して研究を行なっています。

カルコゲナイド材料薄膜は、量産化とも相性の良いスパッタリング法にて作製しています。これにより、材料の基礎研究と実用化との障壁を大きく下げることができます。また、従来全く検討されてこなかった材料の組み合わせや、自然界には存在しない準安定な薄膜材料の創製など、これまでにない手法での材料技術の高度化を目指しています。さらに、放射光実験や第一原理計算も取り込みながら、材料の理解も同時に進めています。

• 新規カルコゲナイド材料による電子デバイスの高機能・低消費電力化
• 実用化を見据えた新規電子材料設計・開発
• 放射光や理論計算による電子状態の解明

半導体は、デバイスメーカーだけでなく、半導体製造装置メーカー、半導体素材・材料メーカーと非常に裾野の広い産業です。サプライチェーンの安定化が望まれる中、日本発の新材料技術として社会実装を目指します。

• 様々な物質の液体状態を、高真空環境下で安定化させ、そのマイクロ/ナノレベルの成形技術や診断技術の開発，また，物性測定による新現象の発見，およびそのプロセス応用に取り組んでいる。特に、膜厚が数nmのイオン液体膜の作製や単結晶品質のSiCなどの無機薄膜の高速VLS成長、イオン液体を介した有機半導体、高分子薄膜・結晶材料のプロセスは，世界的にも類を見ない独自技術である。

wet系プロセスの利点を真空プロセスに取り入れた次世代の半導体プロセスへの応用開発、有機半導体の新しい精製技術の開発，イオン液体を介した蒸着法による再結晶が困難な有機化合物の単結晶の試作など。