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シリコンカーバイド半导体についての研究
公司と进める半导体开発
半导体はスマートフォンや础滨、家电や自动车など様々なものに使用され、私たちの暮らしを支えています。私が行っているのは、厂颈颁（シリコンカーバイド）という素材を用いた新しい半导体の研究开発です。通常の半导体の主原料は厂颈（シリコン）ですが、厂颈颁は厂颈と颁（炭素）が结びついた化合物で、结晶构造が非常に强力なため、通常の半导体では难しい约500度の高温环境や、従来の约2000倍という放射线量がある原子力発电所の廃炉下での使用に耐えることができます。私たちが目指しているのは、そのような极限环境で利用するためのデバイスの开発です。
厂颈颁半导体が高い放射线量にも耐えうる可能性を见出したのはここ十数年のことです。2011年、私は东北大学の教员として、东日本大震灾の復兴対応にあたっていて、当时から自分の研究が震灾復兴に役立てられないかと考えていました。2012年に広岛大学に着任后、厂颈颁のパワーデバイス（电力の変换や制御を行うもの）の研究中にふと「この厂颈颁は復兴対応に使えるのではないか」とひらめきが降りてきました。2020年ごろには新干线や电気自动车などに厂颈颁のパワーデバイスが利用されるようになり、世界的に生产が追いついてきたという背景があります。私が共同研究者と开発したのは、パワーデバイスではなく集积回路（情报の演算や记忆をするもの）で、2025年4月には量产工场での试作に成功しています。
実用化に向けた壁はいくつかありますが、「システムとして利用可能なものにする」ことが今一番大きな课题です。例えば500度に耐えられるスマートフォンを作るためには、内部のチップだけではなく外侧のボードも耐えられなければ意味がありません。そうした周辺环境の整合性も取りながら社会実装一歩手前まで形にすることが、我々研究者の役割だと思っています。
半导体研究拠点としての役割
広岛大学は1980年代からの半导体カルチャーを引き継いでいる、国内でも稀有な大学です。现在利用されている础滨用半导体のメモリー构造の基础も、かつて広岛大学の先辈方が研究していたものでした。研究の基盘があり设备がしっかりと引き継がれているというのは、半导体研究をする上で魅力の一つです。学内には国内有数のクリーンルームがあり、半导体デバイスの设计?製造?评価を一贯して行うことができます。
现在、広岛大学は半导体分野の研究を加速させイノベーション创出に贡献するため、文部科学省のプロジェクトに参加しており、半导体研究の拠点として研究データと研究装置を外部に提供しています。
近年、日本の半导体分野は伟大な研究成果を生んでいるにも関わらず、実用化の段阶になると他国に先越されてしまうということが多く、悔しい思いをしていました。状况を改善するためには、大学の研究と量产技术を繋ぐ努力をしなければなりません。イノベーションと一言で言っても、大学の研究を公司がそのまま使えるわけではなく、そこに行き着くまでに细かなステップをいくつも踏む必要があります。そうしたイノベーションのダイナミクスを理解しながら繋げていくこと、产业界に役立つ成果を上げることを目的に、2023年には产官学の连携组织「せとうち半导体コンソーシアム」を立ち上げました。
また、本学では2025年から「半导体システムプログラム」が始まっています。これは2004年から続いてきた大学院の専门コースを、学部教育まで広げたものです。より早い段阶から専门的に学べる仕组みを整えており、次世代を担う研究者?开発者の育成に注力しています。
充実した环境で新しい発见を
私の研究室には留学生も多く、学生の間では日々英語と日本语が飛び交っています。国際学会や企業との共同研究への参加も非常に積極的です。研究室では研究テーマを決めるディスカッションを重視しており、年度の初めには必ず私が学生の前で、何が課題でどういう方向で研究を進めるべきかのプレゼンを行います。今年度はこれに二週間かけました。学生から一研究者として「先生、こちらのテーマの方が大事です」と意見が上がることもあり、皆で議論を経て研究テーマを決定しています。
先ほどクリーンルームについて绍介しましたが、规模を追うのではなく、あえて适正なサイズに抑えることで、コストを気にせず自由な発想で0から1を生み出す研究をハイスピードで回しています。この环境のおかげで良い人材育成ができているのではないかと手応えを感じています。学生たちは、私を惊かせるのが趣味なのではないかと疑うほど素晴らしい研究成果を披露してくれることがあるのですが、そうでなくても研究中は毎日何かしら発见があるため楽しいです。研究者は、まだ谁も知らないサイエンスや技术を拓く存在であり、非常にエキサイティングな生き方です。新しいことに挑戦することが好きな人には、ぜひ研究者という道をお勧めします。ちなみに、私が今后やってみたいことは、学生たちと一绪に自分たちが作ったデバイスを宇宙へ飞ばすこと。金星や太阳といった谁も到达できていない极限环境に、楽しみながら挑戦したいと思っています。この记事を読んで兴味を持ってくださった方は、ぜひ研究室へお越しください。
SHIN-ICHIRO KUROKI
2002年4月 広島大学ナノデバイス?システム研究センター 産学官連携研究員
2005年4月 東北大学大学院工学研究科電子工学専攻 助手
2007年4月 東北大学大学院工学研究科電子工学専攻 助教
2012年4月 広島大学ナノデバイス?バイオ融合科学研究所 准教授
2013年10月 スウェーデン王立工科大学/ KTH Royal Institute of Technology 客員研究員
2016年6月 スウェーデン王立工科大学/ KTH Royal Institute of Technology 客員研究員
(科研费?国际共同研究加速基金（国际共同研究强化））
2019年3月 広島大学ナノデバイス?バイオ融合科学研究所 教授
2019年4月 広島大学ナノデバイス?バイオ融合科学研究所 副研究所長
2019年4月 広島大学大学院先端物質科学研究科 副研究科長
2019年4月 文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム 微細加工実施機関?担当責任者
2021年4月 文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ 広島大学責任者
