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岡村 総一郎 教授
東京理科大学 先進工学部 物理工学科
| 研究室名 | 岡村研究室 |
| トピックス | |
| 専攻分野 | 情報・エネルギー素子科学 |
| 研究分野 | 機能性薄膜材料、ナノデバイス |
| 紹介 |
本研究室では、物質の持つ「機能」に着目し、その機能を応用した新しい情報・エネルギーデバイスの創成を目指しています。機能発現の原理を理解して材料の性能向上に努めるとともに、作製プロセス、素子構造や応用について幅広く研究を行います。最先端テクノロジーや新材料を積極的に活用し、光を自在に制御する高機能光デバイス、振動から電気エネルギーを生み出す高分子発電素子、高速に書き換え可能で電源がなくても情報を保持し得る強誘電体薄膜メモリーなどについて研究を行います。 |
| 研究テーマ |
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| 研究室メンバー |
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振動などの身の回りに存在する環境エネルギーから、比較的小さな電気エネルギーを獲得する“エナジーハーベスティング”に関心が集まっています。この技術の最大の特徴は、環境エネルギーが存在している限り半永久的に電力を供給することができる点にあり、電池交換や電気配線を必要としないデバイスへの応用が期待されています。
強誘電体薄膜のヒステリシス特性は、分極反転の繰り返しや時間の経過とともに変化します。これは、メモリーとして応用した場合、動作エラーの原因となります。 そういった特性変化には、強誘電体薄膜のドメイン構造や電極から注入され界面層中でトラップされる電荷が強く関与していると考えられていますが、未だ明確な結論は得られていません。 
機能性材料を大規模集積回路に導入するためには、三次元的な下部構造上に一様な薄膜を堆積する技術が重要となります。 有機金属化学気相堆積(MOCVD)法は、ガス化した有機金属を輸送し、加熱した基板上で熱分解・結晶化させて薄膜を得る方法で、優れた段差被覆性を示し、高集積FeRAM用の成膜法として期待されています。 しかし、有機金属原料の制約等から、未だ多くの開発要素が残されています。
屈折率の異なる材料を適当な周期で配列したフォトニック結晶は、フォトニックバンドギャップやスーパープリズム効果といった、これまでの材料では考えられなかった特異な性質を示します。 一方、強誘電体の中には、顕著な電気光学効果を示す、すなわち電圧を印加するとその屈折率が大きく変化するものがあります。 したがって、強誘電体を使ってフォトニック結晶を作れば、電圧によって特性を変えることのできるチューナブルな光学デバイスを実現することができると期待されます。
ポリフッ化ビニリデンやナイロンに代表される一部の高分子材料においては、その分子配向性を制御することで強誘電性が発現することが知られています。このような材料は、柔軟、透明、軽量であり、プリンテッドエレクトロニクスと融合した新しい領域への応用も期待されています。一方で、高分子材料は結晶部と非晶部が複雑に混在した階層構造をとるため、その極限的な物性や強誘電性発現機構に関しては未だに明らかにされていない点が数多く残されています。
「基礎は応用の応用である」との立場から、強誘電体の諸現象に関して、実験結果を説明し得る理論を構築することを目指します。また、量子エンタングルメントやエントロピーの幾何学的構造等を基礎論として研究します。更に、エントロピーの性質を利用した応用として、強誘電体を用いた断熱冷却や量子力学を用いたビッグデータの処理についての研究も行っています。
