スマホの動作が遅い！サイズがでかい！電池持ちが悪い！　当研究室では、こうした課題を半導体という分野から解決しようとしています。研究キーワードは「半導体デバイス」。詳しく言うとトランジスタの性能向上のための基礎研究を行っています。トランジスタと聞いて、実物が思い浮かぶ人は少ないでしょう。トランジスタは、電子回路でスイッチ動作を行う超小型の素子。パソコン、ゲーム機、デジカメなど皆さんの身の回りのさまざまな電気製品に使われています。

いちばんわかりやすいのは、スマートフォンの液晶画面。ここでは約200万個のトランジスタが、電気のON・OFFを繰り返して、写真や動画などを表示しています。パソコンの画面をデジカメで撮影するとドットが写り込むことって、ありますよね？　あのドット一つひとつにもトランジスタが組み込まれていて、１秒間に30回以上、発光のON・OFFを繰り返しているのです。私たちは、研究室独自のトランジスタを開発し、従来製品よりも小型化、省消費電力化を実現するための手法を模索しています。

トランジスタというと電子部品のようですが、実物は厚さ1ナノという微細な薄膜です。シリコン製の半導体基盤の上に３層の膜を積層させています。実験では、さまざまな化学物質を用いた薄膜でトランジスタを作製し、その性能をテストします。研究室には、ナノサイズの薄膜を積層するための「スパッタリング装置」という大型実験装置もあります。素材となる化学物質の成分を変えたり、積層の条件を変えたり……と日々、試行錯誤の連続。最近は、ジルコニウムという新しい素材を使ったトランジスタを作製し、その未知の可能性を探っています。授業では難しいレベルの実験に挑戦できるのが、研究室の楽しさだと思います。

やはり未知の謎に挑めるところです。実験をして、思い通りの結果が出ることなんて滅多にありません。むしろ、いい結果が出るよりも予想外の結果が出て、頭を抱えるほうが実は面白かったりします。ひとつ課題を解決するとまた次の課題……。それを乗り越えていくのが、理工系の研究です。この研究室は、電気電子工学科に所属していますが、実験内容はかなり化学の知識を使います。もともと化学が苦手だったメンバーも多いのですが、すっかり実験に没頭しています。知識を使う目的が明確だと苦手科目さえも楽しめるのです。自分たちが開発したトランジスタが、スマホやPCの未来を変える可能性もあると考えるとワクワクしますね。