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システムデザイン学部 电気电子工学科
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「惭贰惭厂（メムス）」と「ガリウムナイトライド」が开く未来世界
身の回りで活跃している惭贰惭厂の技术
惭贰惭厂（メムス）とは「マイクロ?エレクトロ?メカニカル?システムズ（微小电気机械システム）」の略です。耳惯れない単语ですが、现代では圧力センサー、加速度センサー、光スイッチなどとして、私たちの身の回りで大活跃しています。
例えば、スマートフォンには、横にすると画面も横になる机能があります。また、端末を振ると反応するゲーム机もあります。自动车のエアーバッグのように、衝撃に反応する机器もあります。これらには、惭贰惭厂の技术が微细な动きをとらえるセンサーとして応用されています。
また、ロボット?ハンドが円柱状の物体をつかもうとするときには、物体をつかむ圧力とともに、物体が滑る「剪断力（せんだんりょく）」を同时に検知する「触覚センサー」が必要です。この触覚センサーにも惭贰惭厂の技术が応用されているのです。
次世代半导体材料と惭贰惭厂の组み合わせ
惭贰惭厂の材料の主流はシリコンです。しかし、次世代半导体材料として注目されている「ガリウムナイトライド」を使う研究が进んでいます。ガリウムナイトライドは、「ワイドギャップ半导体」と呼ばれるものの1つで、600度以上の超高温下でも机能し、高い电圧にも耐えるというメリットを持っています。ですから、ガリウムナイトライドと惭贰惭厂の技术を组み合わせれば、过酷な环境下でも机能するセンサーを作ることが可能になるはずです。
人间が立ち入れない环境下での技术革新
2011年3月の东日本大震灾では、原子力発电所が被灾し、放射线が放出されて、人间が立ち入ることができないエリアが生まれました。その一帯がどうなっているのかを调べることができ、さらにその场所で緻密な作业を进めることができるロボットがあったら、被害を减らせる可能性は大きくなります。ガリウムナイトライドと惭贰惭厂の组み合わせは、そうした新しい可能性を飞跃的に広げることができる研究分野なのです。
次世代の半导体材料「ガリウムナイトライド」の谜に挑む
「ガリウムナイトライド」って知っていますか？
现代の生活をさまざまな分野で支えているものに半导体があります。半导体の材料として、よく知られているのはシリコンですが、现在、大変注目されている半导体材料に「ガリウムナイトライド（＝窒化ガリウム、骋补狈）」があります。
ガリウムナイトライドは、2014年に日本人研究者3人がノーベル物理学赏を受赏した青色発光ダイオード（青色尝贰顿）の材料としても有名です。
过酷な环境下でも使用可能な半导体の魅力
ガリウムナイトライドは、光デバイスとしてだけでなく、无线通信やパワーエレクトロニクス分野の电子デバイスとして広く活用が期待されている物质です。それはガリウムナイトライドが「ワイドギャップ半导体」であることに関係があります。ワイドギャップとは「结合に寄与した电子が动けない场所（価电子帯）と电子が动ける场所（伝导帯）の间隔（バンドギャップ）が大きいこと」を指します。バンドギャップが大きい半导体は、高温下でも机能し、高い电圧にも耐えられる性质があります。ガリウムナイトライドは600度の超高温の环境下でも安定していることがわかっています。ですから、ワイドギャップ半导体は、过酷な高温环境下でも动作する电子机器などの実现に、大いに期待がかかる半导体といえます。
「欠陥」の正体をつきとめ、物性评価の方法を探る
しかし、ガリウムナイトライドについては、まだわかっていないことがたくさんあります。例えば、ガリウムナイトライドの结晶を作製するときや、できた结晶を加工する段阶などで、どうしても欠陥ができてしまうのです。どの段阶でどんな欠陥が生じるのか、また、どんな欠陥がどう机能に影响するのかといったことについても、あまりわかっていません。これらを明らかにすることが、ガリウムナイトライドを含むⅢ族窒化物半导体に関する基础研究です。性质が明らかになることで、より机能性や信頼性の高い半导体デバイスの実现につなげることができるのです。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
「必要は発明の母」と言われますが、现代の生活は非常に便利になりすぎて、「こういうものがあったらいいのに」という「必要」が见えにくくなっているかもしれません。でも、それは、あることが当たり前と思い、物事に兴味を持って积极的に関わっていないからかもしれません。
ですから、あなたには高校时代に、どんなことでもいいので、よく知ろうとしてほしいのです。そうすることで、「こうだったらいいのに」という「必要」が见つかり、それについて考えたり行动したりして、より兴味を深めていってください。
梦ナビ编集部监修
