近年，AI, ビッグデータ，5G などの情報通信技術が急速に発展しています。これらの技術が実⽤レベルに達した要因として， CPU などの演算素⼦の性能向上，ハードディスク・SSD などの⾼密度化が上げられます。今後，電⼦デバイスには更なる⾼性能，⾼信頼性が求められており，現在ではデバイスの最⼩線幅はナノメートル(10-9m)に到達しています。そこで，極微⼩領域での構造観察および材料物性評価技術の進展が求められています。量⼦エレクトロニクス研究室では，デバイス開発・製造プロセスに不可⽋な極微⼩領域での材料・表⾯の分析技術への応⽤に向けて，電⼦・イオン・X 線などの⾼輝度量⼦ビーム源を開発しています。
実際に研究室で開発している電界放出型電⼦・イオンエミッタとよばれ，⾮常に鋭い⾦属の針です。その先端の構造モデルを下に⽰しています。電界イオン顕微鏡像と呼ばれ，明るい輝点の 1 つ 1 つがエミッタ先端の原⼦の位置が観察されています。その先端の構造を 100nm 程度から数個の原⼦まで制御し，そこから放出される電⼦ビーム，イオンビームの特性(電流，エネルギー，スピン，質量電荷⽐)を評価しています。当研究室の評価装置のほとんどが独⾃設計されたもので，装置開発や改良において電気・電⼦回路設計，制御ソフトウェア開発，真空部品の設計を通じて，ものづくりの体験と問題解決能⼒を得てもらいます。
主な研究テーマ
電界放出電子源の開発
探針先端のナノ構造を制御し、明るく指向性の高い電子ビームを実現する研究です。電子顕微鏡や高性能電子源への応用が期待されます。
表面反応とナノ構造形成のその場観察
酸素や水などのガス雰囲気中で起こる表面反応を調べ、探針表面のエッチングやナノ突起形成の仕組みを明らかにします。
電界イオン顕微鏡・アトムプローブによる原子レベル解析
表面や先端構造を原子レベルで観察・分析し、材料の構造と機能の関係を理解します。
スピン偏極電子源と新機能電子源の探索
磁性材料や特殊表面構造を利用し、スピン情報をもつ電子放出や新しい電子源の可能性を探ります。
実験装置・計測システムの開発
真空装置、検出器、信号処理回路、制御ソフトウェアなど、研究を支える装置そのものの設計や改良にも取り組みます。