電気電子材料研究室

研究内容

　電気機器、電子機器に使用される高性能な材料・デバイスの開発や、電気電子分野で使われる材料の新規評価方法に関する研究を行い、これらの成果を社会応用することに取り組んでいます。　

具体的な研究内容は以下の通りです。

1. エアロゾルデポジッション法を用いた各種高機能薄膜の作製

　セラミックス材料の作製過程で必須であった高温焼結を用いずにセラミックスの薄膜を成膜できるエアロゾルデポジション（AD）法について、以下のような研究を行っています。

・複数の材料を混合してAD法により薄膜を作製することで、１つの材料のみで作製した薄膜では示さなかった異なる機能を発現させることに取り組んでいます。一例として、スズ添加酸化インジウム（ITO）と酸化アルミニウムのコンポジット膜を作製し、コストの高いITOの使用量を減らした透明かつ電気を流す薄膜の形成を試みています。

・AD法によりBi-2223超電導体薄膜を作製し、電線材料へ応用することを目指しています。

・静電気などにより電子機器へ大電流が流れて破損するのを防ぐために使用されているバリスタは、低電圧で動作することが近年求められています。AD法を用いた低電圧用薄膜バリスタの開発に取り組んでいます。

・AD法は、基板の種類や表面の状態で堆積のしやすさや薄膜の物性が変化する現象が見られます。このような不思議な現象を明らかにするために、意図的に基板の表面を粗くしたり、材料を基板へ斜方向に入射させたりして、作製された薄膜の物性がどのように変化するかを調べています。

・シリコンやシリコンカーバイトの次を担うワイドギャプ半導体として有望視されている酸化ガリウムをAD法により薄膜化することに取り組んでいます。

2. 超高感度交流磁化特性評価装置と磁気ナノ粒子の特性評価

　磁気ナノ粒子は、免疫検査やがんの治療への応用が期待され、近年バイオ分野で注目されている材料です。本研究では、磁気ナノ粒子のバイオ応用で重要となる交流磁化特性を詳細に評価できる装置の開発を行っています。

　また、開発した装置を用いて、様々な環境下における磁気ナノ粒子の特性解明も行っています。開発している評価装置には超伝導現象を利用した最も高感度な磁気センサであるSQUIDを使用したものもあり、溶液中の微量な磁気ナノ粒子の磁気特性を高感度に検出することにも取り組んでいます。

3. 磁気を用いた非破壊検査

・現在実用化されている磁気を用いた非破壊検査法は、測定対象表面のきずを検出することに優れていますが、測定対象内部のきずを検出することは困難です。我々は、特に鋼材を対象として、鋼材内部のきずを磁気非破壊検査法で検出する新たな手法の研究を行っています。

・磁気非破壊検査法の技術を応用して、家電製品に残されたリチウムイオン電池を検出する方法について研究をしています。家電製品を廃棄する際に正しく回収されなかったリチウムイオン電池が原因で、廃品の処理工場で発火する事故が多発して大きな社会問題となっており、この問題を解決できる技術の開発を目指しています。

4. 電気泳動法を用いたペロブスカイト型太陽電池の作製

　ペロブスカイト型太陽電池は、現在普及しているSi型太陽電池よりも低コストで作製でき、曲げにも強く軽量化も可能という特徴があります。我々は、電気泳動堆積法を用いてペロブスカイト型太陽電池を構成する二酸化チタンの薄膜を作製し、簡便な方法で発電効率が高いペロブスカイト型太陽電池の実現を目指しています。

5. 酸化亜鉛バリスタの各種添加物の役割解明と最適化

　酸化亜鉛バリスタは、電流-電圧特性が非線形となり、これにより雷や静電気により発生する大電流から機器を守ることができます。この非線形特性を得るために、極微量の複数の添加物が使用されていますが、本研究ではそれぞれの添加物の役割を解明し、環境負荷の大きい添加物を低減・代替したバリスタ材料の最適化に取り組んでいます。

6. 有害物質の使用量を減らした超電導体の作製

　高温超電導体のBi-2223は、超電導送電用の電線材料として有望視されていますが、安定した特性を持つBi-2223を得るには鉛が必要です。環境負荷の大きい鉛の使用量を減らして良好な特性を持つBi-2223を作製する方法を研究しています。

7. 高周波放電重合法による有機ＥＬ素子用の高分子膜の形成

　高周波放電重合法という方法を用いて高分子膜を作製し有機ELの発光層に応用する研究を行っています。この方法で作製した膜は、ピンホールが発生しにくく耐久性に富むという特徴があります。