研究内容

研究目標
トップダウンとボトムアップの融合・統合

 ムーアの法則に代表されるロードマップに沿った展開を示しつつも、遂に限界が指摘され始めたSiベースのLSIは、その構造が外在的ルールで決まるトップダウン系の代表格である。 しかし、素子サイズ、動作パワー、及び、製造設備投資上の限界が言われている。
 トップダウン系に対するアンチテーゼとして最近その重要性が認識されてきたもう一つの流れは、自立分散型相互作用など内在的ルールにより構造が決まっていくボトムアップ系である。バイオ系に代表される自立分散系の他、たとえば半導体量子ドットなど無機物のセルフアセンブル系を含め、広くボトムアップ系に期待が集まっている。
 しかしながら、トップダウン、及び、ボトムアップ系は未だに独立であり、両系の橋渡し、そして、統合・融合は未だ実現されていない。
 もしトップダウンとボトムアップの両系を繋ぐことができれば、 今後ナノテク・ナノサイエンス分野で得られる 新しい効果や機能を既存のインフラ構造と接続することができ、さらに相乗効果を引出しつつ、ナノとマクロを結合することができる。

我々の研究グループは,このような立場から,ヘテロ構造を渦巻状に巻上げたスパイラルへテロ構造を用いて、 上記の目標に取り組むと共に、スピントロニクスの分野において物性理論を用いて 新規な次世代のスピントロニクス素子である スピン量子十字構造素子というbeyond CMOS素子や トポロジカル絶縁体やワイルセミメタルを用いた新しい素子の提案及び新規な物理現象の理論解析を行う。また一方、新規太陽電池など、 新しい高機能デバイスを提案し、それらの理論特性を研究し、実験によって創出することを目指した研究を進めている。

研究内容
・ トップダウン系とボトムアップの接続の基礎
・ 2次元電子系の電子相関
・ 非可換ゲージ場としてのスピン軌道相互作用
・ 準粒子の厳密なエネルギー計算
・ 任意ポテンシャルに閉じ込められた電子の電子密度計算
・ 量子十字構造素子のトランスポート理論
・ スピン量子十字構造素子のトランスポート理論
・ 光電変換デバイスの作製とその評価
・ 高清浄環境の構築


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[所在地]
北海道大学電子科学研究所
ナノ構造物性研究分野
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