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電気電子工学科

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工学部 電気電子工学科/光・情報デバイス系(デバイス分野)

柴田憲治研究室

電子1個を操ることで実現する高機能な光・情報デバイス

半導体や金属などからなるナノ構造が有する物性を詳細に調べ、その特徴を巧みに応用することで高機能な電子デバイスを実現する基礎研究を行います。具体的には、人工原子とも呼ばれる量子ドットなどの半導体ナノ構造を用い、1個の電子や光子に情報機能を持たせた高機能な電子デバイスを実現する研究を推進します。

学位

博士(理学) 東北大学2003年

略歴

2003年4月 - 2006年12月 東京大学 生産技術研究所 技術職員
2007年1月 - 2012年7月 東京大学 生産技術研究所 助教
2012年8月 - 2014年3月 東京大学 ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構  特任講師
2014年4月 - 2015年3月 東北工業大学 工学部 知能エレクトロニクス学科  講師
2015年4月 - 2017年3月 東北工業大学 工学部 知能エレクトロニクス学科  准教授
2017年4月 - 2021年3月 東北工業大学 工学部 電気電子工学科  准教授
2021年4月 - 現在 東北工業大学 工学部 電気電子工学科  教授

研究分野

ナノエレクトロニクス、低次元電子物性

担当科目

  • 電磁気学Ⅱ
  • 電気電子材料
  • 電気数学Ⅲ
  • 電子物性学特論(大学院)

研究室所属学生の卒業研修(論文/設計/制作)

  • 単一InSb量子ドットトランジスタの作製と伝導特性評価
  • 高感度電荷検出器への応用に向けた金属ナノ接合の微細化と伝導特性制御
  • ノンドープGaSb量子井戸における低温磁場中ホール伝導

教員からのメッセージ

デバイス系の研究は、結晶成長や微細加工などで、大型で高価な装置が必要となるため、外部の研究・協力機関との共同研究が多くなります。このため、外交的で活発な方が本研究室には向いていると思います。また、研究室では、物理現象について調べているので、日頃、好奇心旺盛な方も大歓迎です。

大学では、社会に出てから役に立つ知識や技能を習得するのはもちろんですが、同様に、人との良好な関係を築くためのコミュニケーション能力を身に付けることも大切です。同級生だけでなく、先輩や先生方にも沢山声をかけて、質問や相談など何でも良いので話をすることで刺激を受けてください。話した分だけ自分の世界が広がりますし、社会に出てからもその習慣が役に立つと思います。

研究テーマ

単一量子ドットトランジスタにおける物理現象の解明とデバイス応用

量子ドットと呼ばれる、人工的に作製された半導体ナノ粒子を1つ用いてトランジスタを作製すると、電子の振る舞いを1個ずつ制御することが可能になります。本研究では、このようなデバイスを対象とし、量子ドット内の電子を、光子やスピン、格子振動と相互作用させることで、1つの電子やスピン、光子に情報機能を持たせることができる高機能デバイスを作製することに挑戦します。

高感度電荷検出器への応用に向けた金属ナノ接合の微細化と伝導特性制御

電子の動き方をナノメートルの範囲で制御して、1方向にしか動くことができない状態にすると、量子力学の効果により、そこを走る電子は周囲の不純物からの影響を受けなくなるため、抵抗値が量子力学で予想される一定の値を取ります。本研究では、金属材料を極限まで微細化することでこの状態を実現して、それを電子1個の挙動を検出できる高感度な電荷検出器に応用する研究を行っています。

電界によるナノ電子材料の伝導特性の制御とデバイス応用に関する研究

外部から強い電界をかけることで、半導体や金属などの電子材料の伝導特性を制御して、新しい機能を持ったデバイスを実現する研究を行っています。

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