野村研究室ではナノメートルのサイズ領域で量子相関が顕在化する主に半導体の物性の研究を行っています。



最近の話題:


 自由度が二次元である電子系を二次元電子系と呼びます。2種類の半導体の界面(例えばAlGaAs/GaAsヘテロ接合)、もしくは半導体と絶縁体の界面(例えばSi/SiO2界面)に二次元電子系が形成され、これらを活用した素子がパソコンやスマホの中で使われています。強磁場をかけると二次元電子系の端では電子の流れが一方通行になり量子化された端状態ができます。私達は、光の波長よりも小さいものを見ることができる近接場光学顕微鏡により、この端状態を可視化することに成功しました。

本研究は文部科学省科研費新学術領域研究

「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」

の支援を受けています。

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詳しくは、「研究成果のご紹介」をご参照ください。


本研究の目指すところ

量子効果を活用した革新的デバイスの研究:

量子効果を活用すると、電子の流れを原理的に一方通行にすることが可能です。そうすると、発熱の原因となる逆方向へ進む電子を皆無にすることが可能となります。これは、通常の電線を通る電子が前へ進む電子と後ろへ進む電子とが混在した状態であるのと大きく異なります。一方通行の流れをつくる量子効果として、量子ホール効果、量子スピンホール効果、量子異常ホール効果等が挙げられます。これらの現象は欠陥、不純物等からトポロジカルに守られているため、原理的に擾乱に強いという特徴を持ちます。

これらの量子効果が活用されれば、発熱が抑制され消費電力の低減につながると期待されています。現代ではエネルギー消費の大きな割合をスマートフォン等の情報処理機器が占めるため、本研究はエネルギー問題の解決に貢献すると期待されています。


主な研究内容

1.ナノファブリケーション

2.ナノ物性測定

二次元電子系の物性(電子間相互作用、量子ホール効果)

ナノ構造の光物性

近接場顕微鏡を用いたイメージング                 

超高感度SQUIDを用いたスピン検出












Shintaro Nomura 2014