Research/研究内容

実は身近な酸化物薄膜 / Oxide thin films — closer than you think

私たちの研究対象である酸化物薄膜は、実はスマートフォンや家電、車載機器など、日常生活のあらゆる場面で使われています。例えばスマートフォンの中には、酸化物薄膜を使った高性能な電子部品が数十種類、延べで数千個も組み込まれています。

電子部品には、電気を加えることでその性質を変化させたり、光や圧力などの刺激を電気信号に変換したりする働きがあります。酸化物の多くは「絶縁体」と呼ばれる性質を持ち、電気を流しませんが、この特性こそが重要な鍵となります。電気を流さないからこそ、電界（電圧 ÷ 厚さ）を効率的にかけることができ、その結果として多様な物性変化を引き出せるのです。

しかし、たとえば石のように厚みのある材料に5ボルトの電圧をかけても、電界は弱すぎて大きな変化は起きません。ところが、材料をナノメートル（10億分の1メートル）レベルまで薄くすれば、同じ5ボルトでも非常に強い電界がかかり、材料の持つ潜在的な機能を最大限に引き出すことができます。

このように、酸化物薄膜は「薄くすること」で初めてその本領を発揮する材料です。電圧をかけると、伸び縮みしたり、電荷を蓄えたり、電気抵抗が変わったり、記憶（メモリ）効果が現れたりと、多彩な応答が得られます。これらの性質を活かして、さまざまな機能を持った電子デバイスが創られているのです。

Oxide thin films, the focus of our research, are fundamental to everyday technology. They're found in everything from smartphones to home appliances and even vehicles, with thousands of components in a single phone relying on them. These films enable electronic components to respond to voltage, store charge, or convert external stimuli like light or pressure into electrical signals.

Most oxides are insulators, meaning they don't conduct electricity. This property is key: it allows a strong electric field (voltage divided by thickness) to be applied across them, unlocking diverse material changes. For thick materials, a few volts produce a weak field with little effect. But when the material is thinned down to the nanometer scale, the same voltage creates a much stronger field, revealing its full potential. This is why thinness matters. Oxide thin films can stretch, store charge, alter resistance, or exhibit memory effects, enabling the creation of highly functional electronic devices.

真空技術で作る綺麗な酸化物薄膜 / High-quality oxide thin films via vacuum technology 

私たちの研究室では、真空中での薄膜形成技術を基盤として、高品質な酸化物薄膜を作っています。真空中で材料を蒸着・堆積することで、余計な不純物を含まず、原子レベルで構造を制御できる“綺麗な膜”が得られます。 

このような真空薄膜技術は、実は半導体製造でも中心的な役割を担っています。スパッタリング、化学気相成長（CVD）、原子層堆積（ALD）といった成膜技術だけでなく、エッチングやイオン注入といった主要な工程も真空中で行われます。当研究室でこれらの技術に触れることで、将来、半導体やエレクトロニクス業界で活躍するための基礎力を身につけることができます。

さらに、私たちは独自の合成手法の開発にも注力しています。例えば、酸化物薄膜の一部をフッ素に置き換えることで、広いバンドギャップを持つ酸フッ化物薄膜を低温で合成する技術や、水溶性の層を用いて薄膜を“剥がす”技術などが挙げられます。これらの新規手法は、私たちの材料探索と機能開拓における重要なアプローチとなっています。

We use vacuum deposition techniques to create high-quality oxide thin films. Vacuum conditions help eliminate impurities and allow atomic-level control of film structure. These techniques—also used in semiconductor manufacturing—include sputtering, CVD, and ALD. Learning them provides a strong foundation for careers in electronics and semiconductor industries. We also explore new synthesis methods, such as creating wide-bandgap oxyfluoride films or peeling off freestanding films using water-soluble layers. These innovations drive our search for novel materials.

未知の機能の探索と未来への貢献 / Exploring novel functions 

酸化物薄膜は既に多くの電子部品に応用されている材料ですが、私たちはその中にまだ解明されていない、新たな機能が数多く存在すると考えています。私たちの研究室では、光で素早く大きく動く酸化物薄膜や、これまでにない特性を持つ新しい誘電材料など、次々と驚くべき現象を発見してきました。一つ一つの発見が、新たな「ワクワク」へとつながります。当研究室では、酸化物薄膜の研究を通じて、未来のエレクトロニクス社会の発展に貢献することを目指し、日々研究活動に邁進しております。

Oxide thin films are already vital in electronics, but we believe many undiscovered functions still await. Our lab consistently uncovers surprising phenomena, like light-responsive oxide films that move rapidly, and new dielectric materials with unprecedented properties. Each discovery excites us and drives our goal: to advance the future of electronics through oxide thin film research. 

私たちの研究に興味を持たれた方へ / Interested in our research? 

私たちの研究室では、このような最先端の研究に意欲的に取り組む学生を歓迎しています。もし少しでも興味を持たれたなら、ぜひ研究室を訪れてみませんか？

We welcome students eager to engage in this cutting-edge work. If you're curious, consider visiting our lab!