ナノイオニクスデバイスグループ

多様な新機能を可能にするナノイオニクスデバイスを創る

次世代ナノデバイスの重要性

身の回りの情報通信機器には多くのエレクトロニクスデバイスが使われており、それらの大多数は半導体デバイスです。半導体デバイスは、微細化と集積化の技術開発に支えられて目覚ましい発達を続けていますが、近い将来その進歩が鈍化すると危惧されています。今後、次世代の高度情報化社会へと持続的に発展するためには、従来の半導体デバイスとは異なる原理で動作する、新機能や高性能化を実現するデバイスも積極的に創らなければなりません。私たちは、この新規デバイスとしてナノイオニクスデバイスなどに着目しています。


固体内のイオンの移動や分子の変位を利用したナノアーキテクトニクス

従来の半導体デバイスとは異なるナノイオニクスデバイスの特徴は、結晶骨格を成すイオンの移動をナノスケールから原子スケールで制御し利用することにあります。結晶内でのイオンの移動は、結晶構造や界面構造などを再構築することであり、物質・材料におけるナノ建築学 (=ナノアーキテクトニクス) を可能にします。ナノイオニクスデバイスは、このナノアーキテクトニクスの利用により、必要に応じて機能的・構造的な変化を起こせる可塑性を有しています。この可塑性は人間の神経機能の重要な特徴であることから、ナノイオニクスデバイスは人工知能用デバイスとしての応用も可能です。また、分子の変位などを利用することによってもナノアーキテクトニクスを可能にすることができます。


専門分野・研究対象

「図1 : 固体内のイオン移動による界面ナノアーキテクトニクスを利用したナノイオニクスデバイスの創製プロセス」の画像

図1 : 固体内のイオン移動による界面ナノアーキテクトニクスを利用したナノイオニクスデバイスの創製プロセス



私たちは、固体イオニクスとナノテクノロジーを基盤として、多様な新機能を可能にするナノイオニクスデバイスの創製を目指しており、その研究指針を図1に示します。固体内の局所的なイオン移動による界面ナノアーキテクトニクスを利用することにより、従来の半導体デバイスでは得られなかった新機能や高性能を可能にするナノイオニクスデバイスを既に開発しています。例えば、原子スイッチ、脳型デバイス、全固体型電気二重層トランジスタ、オンデマンド型多機能デバイス、転移温度の制御が可能な超伝導デバイスなどが挙げられます。これらの新規原理で動作するナノイオニクスデバイスの基礎研究を基にして、関連企業との共同研究による実用化研究を積極的に進めていきます。

また私たちは、有機単分子や単一導電性高分子鎖などを相互に接続した分子ナノシステムの構築法と、その機能計測法の開発も行っています。それにより、単分子ダイオードや単分子トランジスタ等の機能発現を実証し、単分子デバイス回路の開発を目指します。また、ナノイオニクスを利用したキャリアドーピング等により、分子ナノシステムの機能制御や新機能発現を目指します。



グループリーダー

(てらべ かずや)

寺部 一弥

(てらべ かずや)


関連ファイル・リンク

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お問い合わせ先

ナノイオニクスデバイスグループ
〒305-0044 茨城県つくば市並木1-1
E-Mail: TERABE.Kazuya=nims.go.jp([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人物質・材料研究機構
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
TEL.029-859-2000 (代表)
FAX.029-859-2029