集積機能工学講座（米澤研究室）

物質を構成する粒子を「集積」して発現する創発現象の基礎と応用の研究

集積機能工学研究室（米澤研）では、電子や原子・イオンといった物質を構成する基礎的な粒子を多数「集積」することで起こる、超伝導・磁性・テラヘルツ発振・電界放出といった創発現象を基軸とし、基礎物理現象・機能性の発見と解明、およびそれらを応用した革新的テクノロジーの創出を目標とした研究を行います。これらの粒子を多数集積すると、個々の粒子の性質だけからは演繹できないような興味深い性質・機能性・複雑性が生じます。当研究室では、このような性質について、基礎と応用の両面から研究を行っています。超伝導グループと真空電子グループの2つのサブグループに分かれていますが、日々協力しながら研究・教育を行っています。

詳細は研究室ホームページもご覧ください。

超伝導グループ

固体中に集積された電子の示す現象を解明し応用していくには、固体中での電子の振る舞いの理解が不可欠です。現代の集積回路素子は、おもに電子と原子（結晶格子）の相互作用から記述される原理に従っています。一方、電子同士が強く相互作用する物質（強相関電子系）では、電子同士の量子力学的な相互作用（電子相関）が重要な役割を果たします。その結果、単一の電子の性質だけからでは演繹できないような、超伝導や磁性といった多彩で興味深い現象が生じます。このような物質系においては未解決で興味深い問題がいたるところにあり、あたかも自然が私たちに挑戦を挑んできているようです。このような現象を発見・開拓して「物理学」という言葉を使って簡潔に理解する研究を通じて、次の次の世代のデバイスへつながる物質の潜在能力を発掘し、持続可能な社会の形成へ貢献することが私たちの目標です。

対象物質

  • 超伝導体、特に非従来型超伝導体（銅酸化物高温超伝導体、鉄系超伝導体、カゴメ格子超伝導体、有機物超伝導体など）
  • 磁性体（強磁性体、反強磁性体、交代磁性体（Altermagnet））、多極子秩序物質など
  • 超伝導のメゾスコピックデバイス
  • 磁性体と超伝導体のヘテロ構造
  • 誘電体、低次元導体

試料（素子）作製法

  • 単結晶育成
  • 固相反応
  • エピタキシャル（単結晶）薄膜育成
  • 微細加工（フォトリソグラフィー）

実験・計算手段

  • 極低温（最低温度10 mK）、強磁場（11テスラまで、学外共同利用でパルス1000テスラまで）
  • 熱測定（比熱）、輸送特性（電気抵抗、電流電圧特性）、磁気特性、ひずみ特性（光ファイバーひずみセンサー）
  • 磁気光学効果（走査型、強磁場対応型）
  • テラヘルツ波・マイクロ波応答、光学応答
  • 第一原理電子状態計算

教員（超伝導グループ）

米澤 進吾 (Shingo YONEZAWA)DSC07195.jpg

教授（工学研究科 電子工学専攻）

研究テーマ

  • 非従来型超伝導体の示す新奇超伝導現象の探求とその解明
  • 磁性物質の示す新奇応答現象の開拓とその応用に向けた研究
  • 光技術を用いた新しい物性測定技術の開発とその応用に向けた研究

担当授業

  • 統計物理学（全学共通科目、電気電子2回生クラス指定）
  • 電気伝導（学部４回生配当）
  • 融合光・電子科学の展望（修士1回生配当; リレー講義）

連絡先

桂キャンパスAクラスターA1-311号室
TEL: 075-383-2263
FAX: 075-383-2270
E-mail: yonezawa.shingo.3m_at_kyoto-u.ac.jp
https://sk.kuee.kyoto-u.ac.jp/person/yonezawa/index.html

具体的な研究テーマ・開発紹介

  1. ネマティック超伝導などの新奇な異方性を持つ超伝導現象の探索とその制御
  2. 磁性体材料の示す新奇ひずみ応答の探索とその応用
  3. 有機超伝導体の示す新奇不純物効果
  4. 超高感度磁気光学効果をもちいた、非自明な時間反転対称性の破れの検出
  5. 磁気光学効果のパルス磁場下測定や走査型測定への応用
  6. 光技術を用いた物性測定の開発とその新規応用

掛谷 一弘 ( Itsuhiro KAKEYA )

掛谷 一弘准教授（工学研究科 電子工学専攻）

研究テーマ

  • 強相関電子系における創発現象
  • 超伝導体におけるジョセフソン効果・渦糸状態などの巨視的量子効果
  • 高温超伝導体の伝導機構
  • 磁性体や低次元金属における量子伝導現象の物理と工学的応用

担当授業

  • 統計物理学（全学共通科目）
  • 電気電子工学実験（学部２回生配当）
  • 電気伝導（学部４回生配当）
  • 量子論電子工学（大学院）

連絡先

桂キャンパスAクラスターA1-307号室
TEL: 075-383-2265
FAX: 075-383-2270
E-mail: kakeya_at_kuee.kyoto-u.ac.jp
http://sk.kuee.kyoto-u.ac.jp/ja/member/kakeya/

具体的な研究テーマ・開発紹介

  1. 高温超伝導体固有ジョセフソン接合における巨視的量子トンネル現象
  2. 微細構造をもつ高温超伝導体を用いた高温超伝導体の電子状態の解明
  3. 高温超伝導体テラヘルツ光源の物性解明と開発
  4. 超伝導体/強磁性体多層膜の開発とスピン偏極準粒子注入の研究
  5. 微細加工を用いた革新的物性測定法の開発
  6. デバイス応用への高い可能性を秘めた新しい超伝導体の発掘

池田 敦俊 (Atsutoshi IKEDA)

いけだあつとしの写真

助教（工学研究科 電子工学専攻）

研究テーマ

  • 新奇超伝導体の探索
  • 第一原理計算による物性予想
  • その他もろもろの手法（量子振動、ミューオンスピン回転法、メスバウアー分光）による物性調査

担当授業

  • 電気電子工学実験（学部3回生配当）
  • 物理学実験（全学共通科目）

連絡先

桂キャンパスAクラスターA1-311号室
TEL: 075-383-2266
FAX: 075-383-2270
E-mail: ikeda.atsutoshi.3w_at_kyoto-u.ac.jp
https://sites.google.com/view/atsutoshi/日本語トップ

具体的な研究テーマ・開発紹介

真空電子グループ

真空中に集積された電子やイオンも興味深い研究・応用の対象であり、真空電子グループでは、真空中の荷電粒子を利用するという真空電子工学を研究しています。研究の中心であるフィールドエミッタアレイは、ミクロンサイズの「現代版の真空管」と考えることができ、トランジスタと同様の増幅や発振を起こすことができます。この技術の大きな特徴は、高強度の放射線の下でも動作することが期待される点でです。福島の原子炉廃炉作業や、加速器施設、宇宙環境など、非常に過酷な環境で動作させるための電子デバイスとして用いることを目指しています。

教員（真空電子グループ）

後藤 康仁 ( Yasuhito GOTOH )

准教授（工学研究科 電子工学専攻）

研究テーマ

  • 過酷環境下における表面・界面の物理と化学
  • 耐環境・極限環境真空電子デバイスの開発
  • イオンビーム分析

担当授業

  • 真空電子工学（学部３回生配当）
  • 電気電子工学実習（学部３回生配当）
  • 電子装置特論（大学院）

連絡先

桂キャンパスAクラスターA1-361号室

具体的な研究テーマ・開発紹介

  1. 電界電子放出の評価技術の開発
  2. アトムプローブにおける軽元素電離機構の解明
  3. 高速粒子が介在する薄膜作製技術の膜形成機構解明
  4. 耐熱・耐放射線真空電子デバイス・撮像素子開発
  5. 新しい顕微質量分析技術の創成
  6. 共鳴弾性散乱を用いた軽元素の高感度分析