超スマート社会を支えるCyber Physical System（CPS）の実現には、ソフトウェアの開発だけでなく、近距離大容量無線通信システムを支えるデバイス（ハードウェア）の開発が欠かせません。グラフェンやAlGaN/GaN界面といった二次元電子系は、こうしたデバイスに最適な材料群です。
吹留研究室では、これらの材料について、物質の創製から、デバイス・回路の作製、さらにその物性や動作機構を最先端の分光技術で精密に解析するところまでを、一貫して自分たちの手で行っています。産学官の連携にも積極的に取り組み、基礎研究の成果を社会へ還元することを目指しています。
グラフェンの表面科学研究およびプロセス研究
グラフェンの物性は、その構造や基板との相互作用によって大きく変化します。ウルトラクリーンルーム（クラス10未満）などを活用し、高品質化と物性の精密制御を実現してきました。また、Si基板上にグラフェンをエピタキシャル成長させるグラフェン・オン・シリコン（GOS）技術の開発に世界に先駆けて成功しています。現在は、Siエレクトロニクスとの融合に向けた研究開発に取り組んでいます。
グラフェン・オン・シリコン構造を用いた超高速デバイス
GOS技術を用いれば、Siよりさらに高速に動作するトランジスタが期待できます。SiCおよびグラフェンのさらなる高品質化に取り組み、Si基板上パワーデバイスやTHz動作FETの実現を目指しています。現在、最高速の化合物半導体に並ぶ特性をもつデバイスの試作に成功しています。
オペランド顕微X線分光の開拓
グラフェンやGaNを用いた最先端デバイスは精妙な物理を利用しているため、その動作機構を完全に理解することは容易ではありません。私たちは高分解能X線分光を用い、動作中のデバイスの電子状態を直接調べる「オペランド顕微X線分光」の開拓に取り組んでいます。
MEMS技術を援用したDirac電子系の新機能開拓と多機能集積デバイス開発
SiCやグラフェンをはじめとするDirac電子系の表面物性を、放射光を中心としたナノ計測技術で詳細に調べています。Si基板の面方位を用いたグラフェンの構造・電子物性の制御法はグラフェンの工業化に道を拓くもので、ナノ表面加工による物性制御と併せ、グラフェンとSiエレクトロニクスの融合による超高速電子・光集積回路の実現を目指しています。
