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ワイドギャップパワーデバイスの量子センシング技術の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01472
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

岩崎 孝之  東京工業大学, 工学院, 准教授 (80454031)

研究分担者 波多野 睦子  東京工業大学, 工学院, 教授 (00417007)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード量子センサ / NVセンター / パワーデバイス / 量子センシング / デバイス / ダイヤモンド / 量子発光構造
研究成果の概要

本研究では、次世代低損失パワーデバイス実現に向けた量子センシングの基盤技術の開発を行った。ダイヤモンドデバイス内において、窒素-空孔(NV)センターを用いた新たな電界ベクトル計測の手法を提案し、逆バイアス印加下においてデバイス内の電界ベクトル計測に成功した。さらに、量子発光構造を用いた温度計測やNVセンターの電気的検出に関する基盤技術を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

パワーデバイスは社会の様々なシステムにおいて使用される半導体素子である。ダイヤモンドはその優れた物性から次世代の低損失パワーデバイスを形成する材料として期待されており、その動作の信頼性などをモニタリングする手法は重要となる。本研究で開発したダイヤモンドデバイスの量子センシング技術は、デバイス動作理解の新たな知見を与えることが期待でき、今後のダイヤモンドパワーデバイス技術の発展に寄与するものである。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 南フロリダ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoelectrical detection of nitrogen-vacancy centers by utilizing diamond lateral p-i-n diodes2021

    • 著者名/発表者名
      T. Murooka, M. Shiigai, Y. Hironaka, T. Tsuji, B. Yang, T. M. Hoang, K. Suda, K. Mizuno, H. Kato, T. Makino, M. Ogura, S. Yamasaki, M. Hatano, T. Iwasaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 号: 25

    • DOI

      10.1063/5.0055852

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron spin contrast of high-density and perfectly aligned nitrogen-vacancy centers synthesized by chemical vapor deposition2021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Mizuno , Makoto Nakajima, Hitoshi Ishiwata , Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 号: 3 ページ: 032001-032001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abd868

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vector Electrometry in a Wide-Gap-Semiconductor Device Using a Spin-Ensemble Quantum Sensor2020

    • 著者名/発表者名
      Bang Yang , Takuya Murooka , Kosuke Mizuno, Kwangsoo Kim, Hiromitsu Kato, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Marek E. Schmidt, Hiroshi Mizuta, Amir Yacoby, Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW APPLIED

      巻: 14 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.14.044049

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Schottky Barrier Diodes on Heteroepitaxial Diamond on 3C-SiC/Si Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Murooka , Junya Yaita, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Hiromitsu Kato, Satoshi Yamasaki, Meralys Natal, Stephen E. Saddow, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES

      巻: 67 号: 1 ページ: 212-216

    • DOI

      10.1109/ted.2019.2952910

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ダイヤモンド量子技術2022

    • 著者名/発表者名
      岩﨑 孝之
    • 学会等名
      nano tech 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドNV量子センサの基礎と応用2022

    • 著者名/発表者名
      岩﨑 孝之
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会 チュートリアル
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 格子欠陥を用いたダイヤモンド量子技術2021

    • 著者名/発表者名
      岩崎 孝之
    • 学会等名
      応用物理学会 先進パワー半導体分科会 第21回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] pinダイオードを用いたNVセンターの電気的読み出し2020

    • 著者名/発表者名
      室岡 拓也、椎貝 雅文、Hoang Minh Tuan、水野 皓介、加藤 宙光、牧野 俊晴、小倉 雅彦、山崎 聡、波多野 睦子、岩崎 孝之
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectrical Detection of NV Centers Utilizing Lateral p-i-n Diode2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Murooka, Masafumi Shiigai, Yuma Hironaka, Tuan Minh Hoang, Hiromitsu Kato, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 学会等名
      The 3rd International Forum on Quantum Metrology and Sensing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of magnetic sensitivity of photoelectrical detection of NV centers in a lateral diamond p-i-n diode2020

    • 著者名/発表者名
      M. Shiigai, T. Murooka, Y. Hironaka, T. M. Hoang, T. Makino, H. Kato, M. Ogura, S. Yamasaki, M. Hatano, and T. Iwasaki
    • 学会等名
      The 3rd International Forum on Quantum Metrology and Sensing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient electrical readout of NV Centers using a diamond p-i-n diode2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Murooka, Masafumi Shiigai, Bang Yang, Toshiharu Makino, Hiromitsu Kato, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 学会等名
      Hasselt Diamond Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscale vector electrometry using nv centers in a diamond device2020

    • 著者名/発表者名
      B. Yang, M. Nakamura, T. Murooka, K. Mizuno, T. Makino, H. Kato, M. Ogura, S. Yamasaki, M. Hatano, T. Iwasaki
    • 学会等名
      Hasselt Diamond Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンド横型pn接合ダイオードを用いたGeVセンターの電気励起2020

    • 著者名/発表者名
      須田 弘平,室岡 拓也,楊 棒,汪 鵬, 加藤 宙光,牧野 俊晴,小倉 政彦,山崎 聡,谷口 尚, 波多野 睦子,岩崎 孝之
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] デバイス構造を用いたダイヤモンド中NVセンタの光電流検出2020

    • 著者名/発表者名
      椎貝 雅文,室岡 拓也,楊 棒, 牧野 俊晴,加藤 宙光,小倉 政彦,山崎 聡,波多野 睦子, 岩崎 孝之
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] NV Quantum Sensors in Diamond Electronic Devices2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iwasaki, Takuya Murooka, Bang Yang, Masafumi Shiigai, Motoki Nakamura, Hiromitsu Kato, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mutsuko Hatano
    • 学会等名
      The 2nd International Forum on Quantum Metrology and Sensing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscale Sensing of Vector Electric Field in Diamond pin Diode2019

    • 著者名/発表者名
      Bang Yang, Motoki Nakamura, Takuya Murooka, Toshiharu Makino, Hiromitsu Kato, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 学会等名
      The 2nd International Forum on Quantum Metrology and Sensing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectrical Detection of NV Centers Utilizing a pin Diode2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Murooka, Masafumi Shiigai, Yang Bang, Toshiharu Makino, Hiromitsu Kato, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mutsuko Hatano, and Takayuki Iwasaki
    • 学会等名
      The 2nd International Forum on Quantum Metrology and Sensing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドNVセンターの電気的読み出しに向けたpin構造による光電流の検出2019

    • 著者名/発表者名
      室岡拓也、楊棒、椎貝雅文、牧野俊晴,加藤宙光,小倉政彦,山崎聡,波多野睦子,岩崎孝之
    • 学会等名
      第33回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドの可能性を追求したセンサデバイス開発2018

    • 著者名/発表者名
      岩崎孝之
    • 学会等名
      公益財団法人大田区産業振興協会 第96回東京工業大学技術交流セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Electric-Field Imaging of Diamond Devices Using Nitrogen-Vacancy Centers2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kim, K. Mizuno, T. Makino, H. Kato, M. Ogura, D. Takeuchi, S. Yamasaki, M. Hatano, T. Iwasaki
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドJFETの高電界強度計測へ向けた量子センサアレイの形成2018

    • 著者名/発表者名
      楊棒、金光秀、マレク・シュミット、牧野俊晴、加藤宙光、小倉政彦、竹内大輔、山崎聡、水田博、波多野睦子、岩崎孝之
    • 学会等名
      第32回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NVセンタによるパワーデバイスの内部電界イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      金光秀、水野皓介、牧野俊晴、加藤宙光、小倉政彦、竹内大輔、山崎聡、波多野睦子、岩崎孝之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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