東北大学 研究シーズ|
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研究キーワード：東北大学における「半導体」 に関係する研究一覧：56件
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発表日：2026年5月13日
1
閃光で一瞬！スピンデバイスを作る
―ミリ秒光パルス照射で、磁気メモリ・センサの熱処理を約1.7秒で完了―
大阪大学産業科学研究所の今井亜希子助教、千葉大地教授（兼 東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター センター長）らの研究グループは、荒木徹平准教授、関谷毅教授、同大学 超高圧電子顕微鏡センターの山﨑順教授らと共同で、フラッシュランプアニール（閃光熱処理）※3と呼ばれるミリ秒スケールの光パルスを用いた熱処理手法により、磁気メモリや磁気センサに用いられる代表的なスピントロニクスデバイスである磁気トンネル接合（MTJ）を、約1.7秒で実用的な性能に到達させることに成功しました（図1）。フラッシュランプアニールは半導体分野などで知られる技術ですが、本研究...
キーワード：最適化/キセノン/パルス/高エネルギー/非平衡/超高圧/放射光/アニール/ナノマテリアル/MRAM/スピンデバイス/フレキシブル/メモリ/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/電気抵抗/スピン/スピントロニクス/トンネル/結晶化/電子顕微鏡/熱処理/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学化学工学
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発表日：2026年5月13日
この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
2
オンライン講座開講のお知らせ
－2026年度の東北大学MOOCラインナップ－
この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年5月11日
この記事は2026年5月25日号以降に掲載されます。
3
コイルなしで発振する電子回路を実現
－巨大インダクタンスを分子材料で発見－
この記事は2026年5月25日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年5月3日
この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
4
次世代半導体「ヤヌス型 2次元シート」における新たな合成メカニズムを発見
―高品質な材料創出への道を拓き、量子デバイスや水素エネルギー製造など幅広い分野への応用に期待―
この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年4月30日
5
フラットバンドが生む世界最大の横磁気熱電伝導率
―磁気秩序下での遍歴フラットバンドを初めて実証―
東京大学大学院理学系研究科の見波将特任助教（研究当時、現：京都大学大学院工学研究科助教）、Yangming Wang博士課程学生（研究当時）、中村紘人博士課程学生（研究当時）、酒井明人講師と中辻知教授らの研究グループは、同大学大学院有田亮太郎教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センターチームディレクター）、理化学研究所創発物性科学研究センターの大岩陸人基礎科学特別研究員（研究当時、現：北海道大学講師）、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の相馬清吾准教授、佐藤宇史教授らと共同で、フェリ磁性体（注 1）GdCo5において、室温で過去最大の横磁気熱電伝導率（注 ...
キーワード：スーパーコンピュータ/計算量/結晶格子/カゴメ格子/ネルンスト効果/角度分解光電子分光/幾何学/光電子分光/磁気秩序/熱電効果/閉じ込め/量子化/ガドリニウム/波動関数/量子化学/磁気モーメント/磁性体/材料科学/電子分光/フェリ磁性体/強磁性/熱電素子/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電気伝導/電子状態/熱電変換/電気伝導性/コバルト/スピン/スピントロニクス/第一原理/第一原理計算/半導体/密度汎関数理論/量子力学/干渉効果/結晶構造/ラット
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2026年4月3日
6
放射光実験の大容量データの即時圧縮技術を開発
－SPring-8のデータを8,600分の１に圧縮－
理化学研究所（理研）放射光科学研究センター制御情報・データ創出基盤グループの初井宇記グループディレクター、高輝度光科学研究センター研究DX推進室の西野玄記主幹研究員（理研放射光科学研究センター客員研究員）、城地保昌室長（理研放射光科学研究センタービームライン制御解析チームチームリーダー）、東北大学大学院理学研究科の齋藤真器名准教授（理研放射光科学研究センター客員研究員（研究当時））らの共同研究グループは、放射光実験におけるX線画像検出器から出力される大容量データを即時圧縮するデータ処理基盤を開発し、大型放射光施設「SPring-8」[1]において構築し、運用を始めました...
キーワード：FPGA/高性能計算/最適化/並列処理/SPring-8/放射光/検出器/力制御/持続可能/持続可能な開発/動的挙動/センサー/データ処理/ピコ秒/マイクロ/集積回路/半導体/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2026年4月1日
7
金属粒子の扁平化工程のスケールアップ方法を開発
―量産化コスト削減に期待―
太陽電池の集電電極など、高信頼性が要求される部材には、銀粒子を含有した導電性ペーストがよく用いられます。ボールミルを用いて扁平化したフレーク状銀粒子は、粒子同士が平坦な面で接触し導電パスが形成されやすくなるため、他形状の銀粒子と比べ、導電性の向上が期待できます。高価な銀の使用量を削減するため、小型機を用いて開発されたフレーク状銀粒子を効率的に大型機で量産化する必要があります。量産化のためには、扁平化工程をスケールアップ（大型化とその運転条件決定）することが求められる一方で、そのスケールアップ手法はこれまで確立されていませんでした。東北大学 大学院環境科学研究科 博士後期課程の小島拓...
キーワード：DEM/物質科学/太陽/持続可能/持続可能な開発/太陽電池/電池/シミュレーション/モデル化/導電性/半導体/離散要素法
他の関係分野：複合領域数物系科学工学
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発表日：2026年3月12日
8
電子のふるまいを1マイクロメートルの細かさで見る顕微鏡の開発に成功
～量子材料・次世代情報処理デバイス開発の加速に期待～
量子科学技術研究開発機構（QST）の山本航平研究員、宮脇淳主幹研究員、東北大学学際科学フロンティア研究所の鈴木博人助教らの研究グループは、ナノテラスに設置した電子状態のわずかなエネルギー差を見分ける超高エネルギー分解能をもつQSTの共鳴非弾性X線散乱（RIXS：注２）装置「2D-RIXS」において、物質中の電子のふるまいを1マイクロメートル以下の精度で可視化することに世界で初めて成功しました。本装置は、ナノテラスの高輝度X線と独自の光学設計を組み合わせることで、これまで困難だった「材料内部の量子状態の空間分布」を、顕微鏡のように直接観測することを可能にします。本成果は、量子材料やスピ...
キーワード：位置情報/空間分布/分析技術/高エネルギー/超高エネルギー/加速器/軟X線/非弾性/放射光/太陽/太陽光/磁性体/ナノデバイス/半導体デバイス/微細化/持続可能/空間情報/持続可能な開発/電子状態/シリコン/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/マイクロ/半導体/微細構造/分解能/量子力学/マッピング/空間分解能/不均一性
他の関係分野：情報学環境学数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2026年3月12日
9
p型・n型制御に成功：窒化物熱電薄膜の実用化に前進
―残留酸素を活用した欠陥設計でキャリア極性を制御―
近年、集積化や小型化に適した薄膜熱電材料（注4）への関心が高まっています。中でも、高温環境下で安定に動作する遷移金属窒化物は有望材料とされ、特にクロム窒化物（CrN）は優れたn型熱電特性を示すことが知られています。一方、実用的な薄膜熱電モジュールには、同一材料系でn型とp型の両立が不可欠ですが、従来手法ではプロセスの複雑さが課題となっていました。東北大学大学院工学研究科の双逸助教と須藤祐司教授らの研究グループは、スパッタリング装置内の残留酸素を活用し、反応性窒素ガス流量を制御す...
キーワード：EXAFS/放射光/スペクトル/耐熱性/クロム/遷移金属/キャリア/スパッタ法/持続可能/高温環境/持続可能な開発/窒化物/電気伝導/熱電材料/スパッタリング/フーリエ変換/第一原理/第一原理計算/半導体/結晶構造
他の関係分野：数物系科学化学工学農学
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発表日：2026年3月10日
10
光で湿度を測る新材料を開発
― 蛍光の明るさと寿命、二刀流センサーが環境管理を変える ―
湿度の精密な制御は、食品・医薬品の品質管理や半導体製造など幅広い産業で不可欠です。従来の電気式センサーは電磁ノイズの影響を受けやすく、電子部品が密集する環境での使用に課題がありました。東北大学多元物質科学研究所の長谷川拓哉准教授、大阪大学産業科学研究所の後藤知代特任教授（常勤）（奈良先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科教授兼務）、岡山理科大学理学部の佐藤泰史教授らの研究グループは、モリブデン酸イッテルビウム（Yb2(MoO4)3）にエルビウムイオン（Er3+）を添加した蛍光材料を合成し、この...
キーワード：品質管理/環境変化/結晶格子/蛍光寿命/水分子/物質科学/ノイズ/近赤外/近赤外線/赤外線/モリブデン/可視光/蛍光体/持続可能/構造モデル/持続可能な開発/光学特性/センサー/マイクロ/レーザー/半導体/結晶構造/ゆらぎ/寿命
他の関係分野：複合領域数物系科学化学工学農学
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発表日：2026年3月6日
11
機械学習を活用し、量子ドットの電圧を自動的に調整する手法を実証
─大規模量子コンピューターの調整自動化に期待─
半導体スピン量子ビットは集積性や既存の半導体技術との親和性の高さなどの観点から、量子コンピューターの構成要素として期待されています。量子コンピューターの実用化のためには、大量の量子ビットが必要とされることから、これらをより効率的に調整する手法を開発することが重要です。東北大学大学院工学研究科の武藤由依大学院生（電気通信研究所配属）、同未踏スケールデータアナリティクスセンターのMichael R. Zielewski特任助教（研究当時、同大学院情報科学研究科所属）、同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼任）らの研究グループは、...
キーワード：電気通信/AI/クラスタリング/画像処理/機械学習/人工知能（AI）/閉じ込め/量子コンピュータ/量子ビット/材料科学/半導体量子ドット/量子箱/持続可能/持続可能な開発/量子ドット/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/自動化/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学
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発表日：2026年2月9日
12
五角形のケイ素π電子系化合物の合成に成功
―全ケイ素置換シクロペンタジエニドの登場―
ケイ素は元素周期表で炭素の一つ下にあり、半導体、炭化ケイ素繊維、シリコーンなどの身近な高機能性材料を与える元素です。しかし、ケイ素の場合、機能性炭素（有機）材料によく見られるπ電子系化合物（ベンゼンやフラーレンなど）は通常は安定ではありません。π電子系化合物を構成するπ結合がケイ素の場合は強くなく安定ではないからです。そのため、ケイ素の数が増えるほど、そのπ電子系化合物の合成は難しくなり、5つ以上の連続するケイ素原子上にπ電子を非局在化させた分子の合成は挑戦的な課題でした。東北大学大学院理学研究科の岩本武明教授、石川朋樹大学院生、石田真太郎准教授の研究グループは、五角形のケイ素骨格...
キーワード：π電子/分子構造/芳香族/ケイ素/保護基/芳香族化合物/有機ケイ素化合物/有機金属化合物/有機金属/フェロセン/金属触媒/ベンゼン/耐熱材料/電子状態/機能性材料/半導体/機能材料/機能性/フラーレン/合成化学/配位子
他の関係分野：化学総合理工工学農学
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発表日：2026年1月19日
13
物質中の「磁石」をジグザグに整列させて電気の流れをコントロール
―新しい電流制御で超小型・省エネ・高機能デバイスへの道を拓く―
電気回路で使う「ダイオード」は電気を一方向にだけ流す電子部品で、性質の異なる半導体を接合して作ります。今回研究グループは、ミクロな磁石（電子のスピン）がジグザグ形に並んだ特別な構造を持つ金属の中で、電気の流れやすい方向に偏りが生じる「電気の一方通行的な性質」（非相反伝導）が自然に現れることを見いだしました。この金属は原子がジグザグに並ぶ構造を持ち、電子のスピンもジグザグに並んでいます。温度を下げると、スピンの向きが互いに反対向きになる性質（反強磁性）(注１)を示します。このスピンの配置が内部にミクロな磁場（内部磁場）を形成した結果、電気の流れやすい方向に偏りが生じる非相反伝導が出現...
キーワード：反強磁性/反強磁性体/磁場/強相関/磁性体/強磁性/持続可能/省エネ/持続可能な開発/電荷輸送/強磁性体/アクチノイド/スピン/金属材料/原子力/省エネルギー/半導体/機能材料/機能性
他の関係分野：数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2026年1月13日
14
単一コロイド量子ドットで電気的なスピン検出と制御に成功
～環境調和型材料から拓く量子・スピントロニクス技術～
半導体コロイド量子ドット＊１は、人工原子とも呼ばれる半導体の極微小な粒子で、太陽電池などの光電デバイス＊２の活性層として近年注目されており、これまでに光学的特性は比較的よく研究されてきました。一方で、コロイド量子ドットの電気的性質の研究は少なく、特に単一のコロイド量子ドットの電気伝導の評価は技術的に困難であるためほとんど行われておらず、解明すべき問題が数多く残されています。本研究グループは、２年前に半導体コロイド量子ドット１個を用いた単一電子トランジスタ（Single-Electron Transistor: SET）＊３...
キーワード：電気通信/量子コンピュータ/量子暗号/量子情報/量子情報処理/検出器/磁場/太陽/環境調和/ディスプレイ/単一電子トランジスタ/材料科学/半導体量子ドット/溶液プロセス/トランジスタ/単一光子/電子デバイス/持続可能/省エネ/持続可能な開発/量子ドット/太陽電池/電気伝導/電子状態/電池/コロイド/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/環境負荷/省エネルギー/低消費電力/電子顕微鏡/半導体/微粒子/量子力学/配位子
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学
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発表日：2026年1月13日
15
反強磁性体で電流による電子の液晶化を実証
―エレクトロニクス応用可能な電気抵抗変化として世界初観測―
近年、自発的な磁化を持たない反強磁性体は、耐磁場性などの利点から次世代デバイスへの応用が期待されています。現在の開発の主流は、磁化を持つ強磁性体と同様に時間反転対称性のみが破れた反強磁性体です。一方、空間反転対称性も同時に破れる特殊な反強磁性体では、強磁性体とは全く異なる電子状態となるため、新原理の電気伝導が予言されていましたが、実験的な証拠はこれまで得られていませんでした。東北大学金属材料研究所の酒井英明教授（研究開始時：大阪大学大学院理学研究科）、宮本雄哉氏（研究当時：大阪大学大学院理学研究科）、日本原子力研究開発機構の木俣基研究副主幹（研究開始時：東北大学金属材料研究所）らは...
キーワード：ディラック方程式/フェルミ面/時間反転対称性/精密測定/対称性/反強磁性/反強磁性体/非線形/磁場/液晶/空間反転対称性/磁性体/キャリア/メモリ/渦電流/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電気抵抗/電気伝導/電子状態/電気伝導性/スピン/金属材料/原子力/半導体/結晶構造
他の関係分野：数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年12月22日
16
金属ナトリウム蒸気を利用した半導体セラミックスの低温焼結技術を開発
―従来法よりも500 °C低温で相対密度90%以上を達成―
チタン酸バリウム（BaTiO3）は、主要なセラミックス電子材料であり、半導体や誘電体（絶縁体）として幅広く利用されています。東北大学多元物質科学研究所の細野新助教と山田高広教授の研究グループは、BaTiO3の粉末成形体を、金属ナトリウム片と共にステンレス鋼製の容器に封入し加熱することにより（図1）、従来法（約1300 °C）よりも大幅に低い700〜800 °Cの低温で、電気抵抗率の低下を伴いながら緻密に焼結する現象を発見しました。この手法では、ナトリウム蒸気がステン...
キーワード：物質科学/遷移金属/絶縁体/誘電体/持続可能/持続可能な開発/チタン/チタン酸バリウム/電気抵抗/ステンレス鋼/金属イオン/熱処理/半導体/ナトリウム
他の関係分野：数物系科学工学
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発表日：2025年12月18日
17
「エッジAI半導体を実現する3Dヘテロ集積技術」プロジェクトを開始
－JST「次世代エッジAI半導体研究開発事業」に採択－
半導体集積回路の高性能化・高機能化・歩留まり向上に、複数の半導体チップや光素子の高密度集積化が益々重要になっています。超低消費電力等の革新的な次世代エッジAI半導体に必要となる設計、製造、材料などの技術を産学連携で研究開発する科学技術振興機構（JST）の公募事業「次世代エッジAI半導体研究開発事業」において、テーマ②「3D集積技術」に本学からの提案が採択されました。東北大学は本プロジェクトにおいて、北海道大学、東京大学、熊本大学、および民間企業7社と共同で、エッジAI半導体、超低消費電力半導体、さらに量子デバイスを含む次世代情報処理デバイスを実現するために必要な3次元ヘテ...
キーワード：人工知能（AI）/産学連携/フォノン/量子デバイス/持続可能/持続可能な開発/マルチスケール/集積回路/低消費電力/半導体/医工学/超並列
他の関係分野：情報学複合領域工学総合生物
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発表日：2025年12月13日
18
材料に潜む「欠陥」を予測する新AI技術を開発
―新材料探索の新たな基盤技術として期待―
物質中に必ず存在する点欠陥は、材料特性を大きく左右する重要な要素であり、新材料の発見においてその特性の把握は不可欠です。しかし、欠陥形成エネルギーの評価には多大な計算資源が求められる量子力学計算が必要であり、実用材料探索の大きな障壁となっていました。東北大学大学院工学研究科の澁井千紗大学院生（研究当時）、同大学金属材料研究所の清原慎講師、Soungmin Bae助教、熊谷悠教授らは、結晶をグラフとして扱うグラフニューラルネットワーク（GNN）を活用し、半導体や絶縁体中の欠陥がとり得る複数の電荷...
キーワード：AI/グラフニューラルネットワーク/ニューラルネットワーク/機械学習/人工知能（AI）/材料科学/DFT/バンドギャップ/光吸収/絶縁体/持続可能/材料特性/持続可能な開発/ドーピング/点欠陥/電気伝導/電子構造/ニューラルネット/金属材料/酸化物/半導体/密度汎関数理論/量子力学/エネルギー変換/結晶構造/スクリーニング
他の関係分野：情報学工学農学
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発表日：2025年12月4日
19
脳腫瘍PET画像を1/3のスキャン時間で 短時間でも臨床応用可能な画質を維持
PET検査は、体内に投与した放射性医薬品からの放射線を、体外の検出器で計測することでその分布を画像化する検査です。放射線医薬品のひとつである「11C-メチオニン」を用いたPET検査（以下メチオニンPET検査）は脳腫瘍の診断に有用ですが、診断可能なレベルの画質を得るために比較的長時間のスキャン（10分程度）が推奨されています。東北大学大学院医学系研究科放射線検査学分野の猪又 嵩斗大学院生、千田 浩一教授（災害放射線医学分野）らの研究グループは、高性能な半導体検出器を搭載したPET/CT装置（SiPM PET/CT装置）を用いて、異なるスキャン時間（10分、5分、...
キーワード：プロトコル/最適化/陽電子/SiPM/検出器/半導体検出器/持続可能/持続可能な開発/半導体/分解能/computed tomography/臨床応用/アミノ酸/脳腫瘍/放射線
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年11月4日
20
軽元素を含むCMOSイメージセンサー内部を非破壊で3次元可視化
―NanoTerasuの高輝度テンダーX線が拓くナノ構造解析の新展開―
CMOSイメージセンサー（CIS）は、スマートフォンやカメラ、自動運転技術、医療機器などに広く利用されている光電子変換デバイスです。その性能向上には微細な画素構造の解析が不可欠です。しかし、CIS内部にはシリコン（Si）やシリコン酸化物（SiO2）などの軽元素で構成された複雑な多層構造が存在し、従来の電子線を用いた手法では非破壊かつ高解像な三次元観察が困難でした。東北大学 大学院工学研究科の大川成大学院生、佐々木雄平大学院生、国際放射光イノベーション・スマート研究センターの石黒志准教授、高橋幸生教授らの研究チームは、3GeV高輝度放射光施設「NanoTeras...
キーワード：自動運転/医療機器/コヒーレント/物質科学/X線回折/軽元素/軟X線/放射光/検出器/電子線/定量評価/走査型電子顕微鏡/CMOS/イメージセンサー/位相回復/半導体デバイス/持続可能/持続可能な開発/シリコン/センサー/ナノメートル/ナノ構造/酸化物/電子顕微鏡/半導体/分解能/層構造/空間分解能/computed tomography/CIS/スマートフォン
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学総合理工工学
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発表日：2025年10月23日
21
核医学検査における医療スタッフの被ばく要因を特定
－リアルタイム線量評価による行動解析で安全対策を強化－
核医学検査では、放射性医薬品を用いるため、医療スタッフが被ばくするリスクが高いことが知られています。しかし、従来の受動型線量計は累積値しか記録できず、「いつ」「どの動作」で線量が上昇したのかを特定することは困難でした。東北大学大学院医学系研究科放射線検査学分野の藤沢 昌輝大学院生、千田 浩一教授（災害放射線医学分野）らの研究グループは、半導体式リアルタイム線量計を用い、核医学技師の頭部および頸部に線量計を装着して、1秒ごとに線量を記録し時系列解析を行いました。その結果、心筋血流シンチグラフィ検査において、右頸...
キーワード：ワークフロー/最適化/時系列解析/時間分解/時間分解能/電子線/持続可能/持続可能な開発/レイアウト/半導体/分解能/血流/行動解析/核医学/心筋/虚血性心疾患/虚血/心電図/放射線
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学総合生物
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発表日：2025年10月23日
22
酸化亜鉛における電界制御三重量子ドット形成と量子セルオートマトン効果を観測
─量子コンピュータ開発に向けた新材料量子ビットシステムの構成や情報処理応用に期待─
酸化亜鉛はその良好なスピン量子コヒーレンスや強い電子相関（注4）から、量子ビット（注5）を含めた量子デバイスへの応用が期待されています。これまで、酸化亜鉛において電界制御の単一量子ドットの形成等が確認されていましたが、量子コンピュータ（注6）等への応用に際しては、量子ドットの数を増やすことが課題とされてきました。東...
キーワード：電気通信/オートマトン/コヒーレンス/セルオートマトン/電子相関/閉じ込め/量子コヒーレンス/量子コンピュータ/電子移動/量子ビット/材料科学/走査型電子顕微鏡/ZnO/酸化亜鉛/酸化物半導体/自己形成/量子デバイス/量子閉じ込め/持続可能/持続可能な開発/量子ドット/電子状態/スピン/スピントロニクス/センサー/酸化物/電子顕微鏡/半導体/トマト
他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年10月5日
23
新半導体材料GeSnの量子井戸構造における量子・スピン物性を解明 GeSnが切り拓く量子技術とスピントロニクスの未来
世界中で増え続けるデータを支えるには、従来のシリコン半導体だけでは限界が見えてきています。その次世代を担う有力候補として研究者の注目を集めているのがゲルマニウム・スズです。東北大学大学院工学研究科の好田誠教授は、ドイツ・ユーリッヒ研究センターおよびカナダ・エコールポリテクニック・モントリオールとの国際共同研究により、GeSnの量子井戸構造におけるスピン（注5）量子物性を世界で初めて明らかにしました。本研究では、従来のシリコンやゲルマニウムでは得ることが困難であった低有効質量や大きなg因子、さらには強いスピン軌道相互作...
キーワード：コンピューティング/情報通信/スピン軌道相互作用/相対論的効果/有効質量/量子コンピュータ/磁場/量子ビット/CMOS/トランジスタ/光デバイス/半導体材料/量子井戸構造/持続可能/持続可能な開発/半導体産業/量子コンピューティング/ゲルマニウム/熱電変換/シリコン/スピン/スピントロニクス/低消費電力/半導体/量子井戸/結晶構造
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年10月1日
24
『TAI×東北大学 Reconfigurable AI-Chip共創研究所』を設置し世界をリードするAIチップ技術の開発へ
再構成可能AIチップ技術と学術研究の融合でイノベーションを創出
エッジAIの開発および販売を行うTokyo Artisan Intelligence株式会社（以下：TAI）と国立大学法人東北大学（以下：東北大学）は、『TAI×東北大学 Reconfigurable AI-Chip共創研究所』を設立します。東北大学の研究基盤とTAIの実践力を活かす本取り組みによって、省エネで高性能なAI活用を支える半導体と設計技術の開発を行い、持続可能な社会づくりへの貢献を目指します。...
キーワード：FPGA/アルゴリズム/クラウド/ディープラーニング/モノのインターネット（IoT）/人工知能（AI）/産学連携/持続可能/省エネ/地域産業/LSI/低消費電力/半導体
他の関係分野：情報学複合領域工学
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発表日：2025年10月1日
25
「タムラ製作所×東北大学 先端パワーエレクトロニクス共創研究所」を設置
株式会社タムラ製作所（本社：東京都練馬区、代表取締役社長：中村 充孝、以下、「タムラ」）と国立大学東北大学（所在地：宮城県仙台市、総長：冨永 悌二、以下、「東北大学」）は、パワーエレクトロニクス市場において新たな価値を創造する素材、材料、デバイス、モジュールの研究開発を推進することを目的に、東北大学の産学連携先端材料研究開発センター（英語名称「Material Solution Center」、以下「MaSC」）内に、「タムラ製作所×東北大学 先端パワーエレクトロニクス共創研究所」を設置しました。東北大学では、ワイドバンドギャップ（以下、「WBG」）半導体パワーモジュール、...
キーワード：電気通信/コンポーネント/産学連携/物質科学/高周波/バンドギャップ/磁性材料/パワーエレクトロニクス/金属材料/半導体
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学工学
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発表日：2025年9月29日
26
三次元磁気スキルミオンひもの非相反性を観測
～省エネ・創エネデバイス実現への新発見～
ナノメートルスケールにおいて極めて高い安定性を持つと期待されるトポロジカル磁気構造の応用へ向けた研究が進められています。特に近年、二次元的（2D）トポロジカル磁気構造の一種である磁気スキルミオンを膜面直方向に拡張したひものような三次元的（3D）トポロジカル磁気構造が高い安定性や非線形的な励起が期待できることから注目を集めています。しかしながら、そのような三次元的な構造に特有の電流誘起ダイナミクスは、これまで明らかにされていませんでした。今回、独マインツ大学ヨハネスグーテンベルグ校及び東北大学からなる研究チームは、3D磁気スキルミオンひも（図1）の電流誘起ダイナミクスが印加する電流の...
キーワード：電気通信/プロファイル/磁気構造/反強磁性/非線形/スキルミオン/トポロジカル/強磁性/持続可能/省エネ/持続可能な開発/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/多層膜/半導体/エネルギー変換/スキル
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年9月11日
27
スパコンと顕微鏡で磁石のつながりの強さを測ることに成功
～次世代デバイスに向けた磁性ガーネットの新しい材料評価技術を確立～
磁性材料において、隣接する磁気モーメント間の結合強度を表す「交換スティフネス定数」は、磁区（注4）構造や磁気応答特性を決定する最も重要な物性値の一つです。この値の正確な測定は、磁気記録デバイスやスピントロニクス素子の設計において必要不可欠ですが、従来の測定法には装置の高コスト化や試料の損傷といった課題がありました。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、トルコ・コチ大学による国際共同研究グループは、大規模3次元マイクロ磁気シミュレーション（注5）...
キーワード：電気通信/マグノン/磁気光学/磁気構造/異方性/化学組成/数値計算/マグノニクス/磁気モーメント/磁気異方性/磁性体/ガーネット/スピン波/交換相互作用/光通信/磁気光学効果/電子デバイス/持続可能/持続可能な開発/評価手法/磁性材料/垂直磁気異方性/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/マイクロ/最適設計/磁気記録/実証実験/低消費電力/動特性/半導体/スティフネス/スクリーニング
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発表日：2025年8月28日
28
低荷重・低温での高信頼性接合を実現
低荷重・低温での高信頼性接合を実現
電子部品を基板に固定して回路を作る電子実装技術は、半導体を含む電子デバイス製造に欠かせない基盤技術です。近年、デバイスの多機能化・高機能化に伴い、異種材料をつなぐ接合技術の重要性がますます高まっています。東北大学大学院工学研究科の日暮栄治教授らの研究グループは、産業技術総合研究所ハイブリッド機能集積研究部門異種デバイスパッケージング研究グループの倉島優一研究グループ長らと共同で、低荷重で塑性変形し低温でも強固に接合できるAu中空マイクロバンプを新たに開発しました。具体的には、表面活性化接合（注...
キーワード：固体表面/テンプレート/酸化膜/電子デバイス/半導体デバイス/持続可能/持続可能な開発/塑性変形/マイクロ/電子顕微鏡/半導体/微細加工/微細構造
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発表日：2025年8月24日
29
「スピン半導体」の動作速度の限界を超える新発見
～反強磁性体の従来磁石材料に対する工学的優位性を世界で初めて実証～
スピントロニクスの発展により、強磁性体を用いた不揮発性メモリー（磁気抵抗メモリー：MRAM）の社会実装が進展し、半導体集積回路の高機能化・省エネ化に貢献しています。一方で近年、基礎研究の領域では、全体としては磁力を持たない磁性材料である反強磁性体が注目されています。これまでこの反強磁性体の強磁性体との類似点や相違点が様々な角度から調べられてきましたが、強磁性体に対する工学的な優位性は明らかではありませんでした。このたび東北大学、物質・材...
キーワード：電気通信/コヒーレント/磁気抵抗/反強磁性/反強磁性体/磁場/磁性体/材料科学/マンガン/MRAM/メモリ/強磁性/微細化/持続可能/省エネ/持続可能な開発/強磁性体/磁性材料/電気抵抗/電子状態/不揮発性メモリ/スピン/スピントロニクス/センサー/ナノメートル/原子力/集積回路/低消費電力/半導体
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発表日：2025年8月20日
30
ナノスケールの薄膜に磁石などの「新機能」を埋め込む新たな手法
大阪大学産業科学研究所の森田利明さん（大学院基礎工学研究科博士後期課程）、千葉大地教授(兼 東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター センター長・教授)らの研究グループは、原子の間隔を人工的に操ったナノ薄膜をつくることに成功し、このナノ薄膜に磁石の性質など新たな機能が内蔵できることを実証しました。原子の間隔を人工的に操った状態でナノ薄膜を成膜する手法は少なく、その限られた手法にも、様々な制約がありました。今回、研究グループは、柔軟性のある基材をあらかじめ伸長し、その上に磁石の性質を示すナノ薄膜を成膜しました。成膜後に基材を自然長に戻すことで、ナノ薄膜の原子の...
キーワード：超伝導体/異方性/放射光/超伝導/磁気異方性/誘電体/持続可能/持続可能な開発/コバルト/ナノスケール/ナノメートル/半導体
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発表日：2025年8月18日
31
るつぼの限界、2,200℃以上で高機能結晶を作製する技術を開発
─高密度・高速発光・高耐久性等を有する新物質の創製に期待─
半導体や電子機器、光学機器等に用いられる付加価値の高い単結晶の一部は、これまで使用可能温度が2,200℃以下のイリジウム（Ir）や白金（Pt）製のるつぼを用いた単結晶成長で材料開発や量産が行われてきました。そのため、それらの貴金属のるつぼでは、2,200℃を超える高温域の材料開発はほとんど進められてきませんでした。東北大学金属材料研究所の横田有為准教授と吉川彰教授らからなる研究グループは、融点が3,400℃を超えるW製のるつぼに着目し、新たな結晶成長技術を開発しました。Wるつぼは酸化物融液と反応することや結晶内への混入の懸念がありました。今回、反応や混入のメカニズムを解明して反応や...
キーワード：高エネルギー/シンチレータ/新物質探索/融点/イリジウム/タングステン/貴金属/結晶育成/新物質/持続可能/持続可能な開発/希土類/単結晶/金属材料/結晶成長/酸化物/耐久性/熱処理/半導体/放射線
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発表日：2025年8月9日
32
トポロジカル物質の「端」と「内部」を走る電子の波の動画撮影に成功
～量子宇宙のシミュレーション実験への扉が開く～
東北大学 大学院理学研究科の遊佐剛教授、堀田昌寛助教、Quentin France 留学生（仏ソルボンヌ大学大学院生）、Yunhyon Jeong大学院生、神山晃範博士は、NTT株式会社（以下、NTT）、物質・材料研究機構（以下NIMS）との共同研究により、極低温、強磁場環境で動作する走査型偏光選択蛍光分光顕微鏡を用いて、分数量子ホール液体と呼ばれる電子の特殊な状態のエッジとバルクを走る電子の波の動画を撮影することに成功しました。この成果は極限宇宙の新しい検証実験において、ブレーンワールド仮説やホログラフィック原理...
キーワード：2次元電子系/トポロジカル絶縁体/ブレーン/強磁場/重力理論/閉じ込め/余剰次元/量子ホール効果/量子重力/量子重力理論/量子論/ホール効果/加速器/ブラックホール/一般相対性理論/磁場/フィルム/2次元物質/トポロジカル/トポロジカル物質/ホログラム/絶縁体/電気抵抗/シミュレーション/シミュレータ/レーザー/極低温/半導体/膜構造/量子井戸
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発表日：2025年8月7日
33
セルロースナノ粒子で高性能電界効果型トランジスタを開発
─再生可能な携帯用ペーパーエレクトロニクスへの利用に期待─
セルロースは地球上で一番生産量が多い(約1,000億トン/年)バイオマスであり、カーボンニュートラルとして地球温暖化・沸騰化の救世主となる素材として現在最も注目されている材料の一つです。東北大学未来科学技術共同研究センターの福原幹夫シニアリサーチフェローと橋田俊之特任教授、同大学大学院工学研究科小野崇人教授、静岡大学工学部藤間信久教授らの研究グループは共同で、AKCNPを利用したショットキー接合（注7）によりn型バイオ半導体 MESFETを作製し、負のゲート電圧で3.5桁の増幅作用と、正のゲート電圧において不揮発性メ...
キーワード：オープンアクセス/地球温暖化/メモリ効果/仕事関数/電子スピン共鳴/磁場/ディスプレイ/ファイバー/トランジスタ/メモリ/電界効果トランジスタ/カーボンニュートラル/持続可能/持続可能な開発/アモルファス/ナノファイバー/電界効果/不揮発性メモリ/カーボン/スピン/ナノ粒子/マイクロ/マイクロ波/炭酸ガス/半導体/環境保全/セルロース/バイオマス/甲殻類/キチン/温暖化/ビタミン/カルシウム/ラジカル/天然化合物
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発表日：2025年8月7日
34
応力発光半導体でスピンドープ強磁性を発見エネルギー関連材料の機能革新に大きく寄与
固体中の電子の電荷と、電子が持つ小さな磁石のような性質「スピン」の両方を工学的に利用、応用する「スピントロニクス」と呼ばれる分野において「希薄磁性半導体」が注目されています。一般的に、強磁性などをもたらす交換相互作用（注4）は隣接原子間距離程度の近接作用に限定されています（金属では伝導電子を媒介した別機構の磁性体の例外が存在する）。一方、相転移のユニバーサル理論であるパーコレーション理論（注5）は隣とのパス（磁気転移の場合は隣の磁性原子との結合に相当）が高密度...
キーワード：スピン系/高エネルギー/物性物理/量子スピン/量子スピン系/臨界現象/ミュオン/加速器/相転移/磁場/波動関数/磁気モーメント/磁性体/クロム/マンガン/スピン緩和/希薄磁性半導体/強磁性/交換相互作用/磁性半導体/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/システム工学/スピン/スピントロニクス/パーコレーション/化合物半導体/浸透率/半導体/伝染病/カップリング
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発表日：2025年8月7日
35
異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証
―新たな物質機能性の実現が期待―
京都大学大学院理学研究科の堀文哉 博士課程学生（現：東北大学大学院理学研究科 助教）、松平広康 博士課程学生、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科の鈴木大斗 博士課程学生、鬼丸孝博 同教授の研究グループは、近年提案された異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証しました。固体物理の分野では、通常の磁性体では見られない秩序状態や準粒子1の研究が注目されています。以前、同研究のグループは希土類のイッテルビウム（Yb）原子がジグザグ鎖を形成する磁性半導体YbCuS2において、格子間隔と...
キーワード：原子核/時間反転対称性/磁気構造/磁気秩序/準粒子/多極子/多極子秩序/対称性/電気分極/誘電性/量子コンピュータ/量子スピン/異方性/素粒子/磁場/励起状態/強誘電性/空間反転対称性/磁性体/強磁性/磁性半導体/持続可能/持続可能な開発/希土類/電子状態/スピン/スピントロニクス/半導体/機能性/ゆらぎ/妥当性/プローブ
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発表日：2025年8月2日
36
二次元ファンデルワールス酸化物の合成に成功
－強相関酸化物と二次元物質の両方の特徴を併せ持つ新材料－
東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 応用化学系の佐藤礼大学院生（研究当時）、相馬拓人助教、吉松公平准教授と大友明教授らの研究チームは、東北大学 多元物質科学研究所の組頭広志教授と共同で、ファンデルワールス酸化物2H-NbO2の合成に世界で初めて成功しました。ファンデルワールス物質（用語1）は、二次元層が積み重なった構造を持つ物質の総称であり、次世代の半導体材料として期待される二次元物質（用語2）のもとになる物質群です。一方、金属酸化物は強相関物質（用語3）と呼ばれ、次世代の電子デバイスの材料として期待されています。しかし...
キーワード：グラファイト/二次元物質/物質科学/強相関/ファンデルワールス力/電子デバイス/半導体材料/持続可能/持続可能な開発/グラフェン/リチウム/金属酸化物/黒鉛/酸化物/半導体/酸化反応
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発表日：2025年7月8日
37
レゾナックと東北大、廃棄シリコンとCO₂からSiCパワー半導体材料を作る技術を共同研究
株式会社レゾナック（社長CEO：髙橋秀仁、以下、レゾナック）と国立大学法人東北大学大学院工学研究科（研究科長：伊藤彰則、以下、東北大学）は、シリコンウェハーの製造過程で発生する廃棄物（シリコンスラッジ）と二酸化炭素（CO2）を原料とした炭化ケイ素（SiC）粉末を、パワー半導体に用いるSiC単結晶材料の成長用原料として応用するための基礎検討を2024年より行ってきました。本技術が実用化すれば、SiCパワー半導体は、製品として省エネルギー化に貢献するだけでなく、製造工程においても、CO2排出削減、シリコンスラッジおよびCO2の再資...
キーワード：再資源化/ケイ素/半導体材料/持続可能/省エネ/CO2排出量/持続可能な開発/単結晶/カーボン/SiC/シリコン/ライフサイクル/リサイクル/環境負荷/結晶成長/省エネルギー/二酸化炭素/二酸化炭素/廃棄物/半導体
他の関係分野：環境学化学工学
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発表日：2025年7月7日
38
世界初、CMOS／スピントロニクス融合技術を活用した エッジAI向け実証チップの開発に成功しました
―従来比50倍以上のエネルギー効率改善を実証システムで確認―
NEDOは「省エネAI半導体及びシステムに関する技術開発事業」（以下、本事業）において、エッジ領域に適した高性能かつ省エネルギーな人工知能（AI)半導体デバイスの早期実現を目指して、開発を進めてきました。このたび、国立大学法人東北大学と株式会社アイシンは、磁気抵抗メモリ（MRAM）を大容量搭載したエッジ領域向け「CMOS／スピントロニクス融合AI半導体」を開発しました。OSやアプリの起動用途とメインメモリ用途を兼ねた内蔵メモリとしてCMOS／スピントロニクス融合技術を活用した、エッジAI向けアプリケーションプロセッサ搭載チップの開発は世界初となります。開発した...
キーワード：プロセッサ/電気通信/AI/人工知能（AI）/磁気抵抗/CMOS/MRAM/メモリ/半導体デバイス/エネルギー効率/持続可能/省エネ/持続可能な開発/スピン/スピントロニクス/省エネルギー/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年6月3日
39
次世代半導体材料SnSの大面積単層結晶の合成技術を確立
─光電融合デバイスや高速情報処理技術への応用が期待─
原子1層（単層）で構成される「二次元物質」は、次世代半導体材料として注目され、研究開発が活発に進められています。これらの材料は優れた光電特性を備えており、なかでも電子の磁気的性質（スピン）を「電子スピン波」として活用することで、光電融合デバイスや高速情報処理技術への応用が期待されています。地球上に豊富に存在し毒性もないスズ（Sn）と硫黄（S）の化合物である二次元原子層物質の硫化スズ（SnS）は、このような新奇スピン機能の発現が期待される材料の一つです。その特性を発揮するには単層であることが不可欠ですが、これまで大面積の単層SnSを得るのは困難でした。東北大学大学院工学研究科の小山和...
キーワード：コンピューティング/スピン軌道相互作用/二次元物質/放射光/二次元材料/原子層/原子層物質/前駆体/スピン波/半導体材料/持続可能/持続可能な開発/量子コンピューティング/単結晶/CVD/スピン/スピントロニクス/結晶成長/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学
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発表日：2025年5月24日
40
『神戸製鋼所×東北大学 先端半導体用素材･プロセス技術共創研究所』を設立
―KOBELCO×東北大学の共創で、半導体素材・プロセス開発を推進―
国立大学法人東北大学（所在地：宮城県仙台市、総長 冨永 悌二、以下「東北大学」）と株式会社神戸製鋼所（所在地：兵庫県神戸市、代表取締役社長 勝川 四志彦、以下「神戸製鋼所」）は、2025年6月1日に『神戸製鋼所×東北大学 先端半導体用素材・プロセス技術 共創研究所』（以下「共創研究所」）を東北大学青葉山キャンパス内に設置し、活動を開始いたします。近年、半導体技術は急速に進化しており、これに伴い素材・部材の開発および製造プロセスにおいても新しい技術が求められています。本共創研究所では、半導体市場や技術の変化点を捉え、東北大学の世界トップレベルの半導体関連...
キーワード：産学連携/情報発信/持続可能/持続可能な開発/半導体/医工学
他の関係分野：複合領域数物系科学工学総合生物
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発表日：2025年5月22日
41
温度が変化しても安定した信号を計測できる高分子薄膜を開発
日々の健康状態をより正確に把握する次世代バイオセンサとして、生体親和性に優れ、水中でも安定して動作する有機電気化学トランジスタ（OECT）が近年注目を集めています。東北大学大学院工学研究科の金田一修平大学院生（研究当時）、山本俊介客員准教授（京都大学大学院工学研究科 准教授）、三ツ石方也教授らは、静岡大学工学部、米国ワシントン大学化学科と共同で、OECTの高機能化に取り組み、温度が変化しても安定して動作する素子の作製に成功しました。これは、従来用いられてきた導電性高分子に温度応答性高分子を混合し、さらに適切な...
キーワード：化学物質/埋め込み/スチレン/ポリスチレン/ポリマーブレンド/高分子/高分子化学/高分子薄膜/導電性高分子/トランジスタ/ポリエチレン/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/温度応答性/電気伝導/プラスチック/ポリマー/高分子材料/電気化学/電気伝導率/導電性/半導体/有機電気化学/生体計測/エチレン/温度応答性高分子
他の関係分野：環境学数物系科学化学工学総合生物農学
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発表日：2025年5月20日
42
次世代型磁気メモリSOT-MRAMの書き込み電力35％減に成功
─AIのための消費電力低減に寄与するメモリ技術に道筋─
全世界で人工知能（AI）の利用が拡大するにつれ、コンピューターがますます膨大なエネルギーを消費する問題が起こっています。コンピューターのエネルギー消費を抑えるため、特に素子の低消費電力化が重要な課題になっています。東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター長(以下、CIES)はこれまでSOT-MRAM技術の研究開発分野でリードし、世界に先駆けCMOS技術に融合したメモリ素子を開発して10年データ保持特性を持ちながら0.35ナノ秒の超高速データ書込み動作およびSOT-MRAMチップの動作実証に成功してきま...
キーワード：キャッシュ/低消費電力化/電気通信/AI/最適化/情報学/人工知能（AI）/ワークショップ/磁性体/CMOS/MOSFET/MRAM/スピン軌道トルク/メモリ/メモリ素子/酸化膜/エネルギー消費/持続可能/持続可能な開発/熱安定性/不揮発性メモリ/シリコン/スピン/スピントロニクス/トルク/集積回路/低消費電力/半導体
他の関係分野：情報学複合領域総合理工工学
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発表日：2025年5月19日
43
＼「隠れた色素」の働きを解読／ クリプトクロム光受容タンパク質による光応答シグナル伝達の中間体構造を解明
台湾大学のManuel Maestre-Reyna助理教授、ドイツ・フィリップ大マールブルグのLars-Oliver Essen教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の山元淳平准教授、台湾中央研究院・生物化學研究所の蔡明道特聘研究員らは、理化学研究所の別所義隆客員研究員、公益財団法人高輝度光科学研究センターの大和田成起主幹研究員、東北大学の南後恵理子教授、京都大学の岩田想教授、兵庫県立大学の當舎武彦教授、名古屋大学の梅名泰史准教授、およびグルノーブル・アルプ大学、欧州シンクロトロン放射光研究所の研究者らとの国際共同研究にて、緑藻類をはじめとした植物やハエの内に存在する青色光受容タンパク質であるク...
キーワード：X線自由電子レーザー/コヒーレンス/パルス/自由電子レーザー/非線形/物質科学/SPring-8/加速器/酸化還元状態/放射光/分子構造/芳香族/励起状態/アニオン/酸化還元酵素/X線結晶構造解析/結晶構造解析/光応答/光受容/光受容タンパク質/青色光/シンクロトロン放射/シンクロトロン放射光/パルスレーザー/クロム/原子分解能/光励起/非線形光学/持続可能/還元反応/持続可能な開発/フェムト秒/マイクロ/レーザー/酸化還元/電子ビーム/半導体/分解能/X線結晶構造/リン酸/結晶構造/立体化学/クリプトクロム/ビタミン/空間分解能/アデノシン/分子機構/光遺伝学/アミノ酸/ラジカル/構造変化/立体構造/ツール開発/遺伝学/概日リズム
他の関係分野：数物系科学化学生物学総合理工工学農学
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発表日：2025年5月16日
44
PTFEのマテリアル・リサイクル法の提案
－塩との混合で、強固な分子鎖集合をゆるませることに成功－
東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 化学系の火原彰秀教授、西村祥吾大学院生、仙波祐太学部生、京都大学 化学研究所 環境物質化学研究系の長谷川健教授、大貫友椰大学院生、東北大学 多元物質科学研究所の加納純也教授、Li Yao大学院生らは、従来困難であったポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の新しいマテリアル・リサイクル法（用語1）を提案しました。代表的なフッ素ポリマーであるPTFEは、撥水撥油材料として日常生活器具や、半導体加工現場で利用されています。PTFEは、有機フッ素鎖の特徴である強い分子鎖集合を持つため、化学的に安定で耐摩耗性や耐腐食性があり有用ですが、加工...
キーワード：物質科学/X線回折/赤外分光/赤外分光法/持続可能/持続可能な開発/フッ素/ポリマー/リサイクル/熱分解/半導体/エチレン/炭化水素/SPECT/ナトリウム/日常生活/分子集合
他の関係分野：数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年5月14日
45
CO₂と廃棄物から生まれる次世代SiC 東北大学×住友商事がカーボンリサイクル型SiC合成技術を共同開発
自動車や半導体分野の省エネルギー化を背景に、炭化ケイ素（SiC）は次世代パワー半導体材料（注5）として注目されており、需要が急速に拡大しています。特に電気自動車（EV）や再生可能エネルギー機器の高効率化に貢献する素材として期待されています。一方で、従来のSiC製造プロセスでは、高温での加熱に伴う大量のエネルギー消費やCO2排出が課題です。また、シリコンウエハ製造過程で排出されるシリコンスラッジの再利用も課題となっています。こうした背景のもと、2050年のカ...
キーワード：温室効果ガス/再資源化/再生可能エネルギー/地球温暖化/温室効果/ケイ素/切削/シリコンウエハ/GaN/高電圧/窒化ガリウム/半導体材料/エネルギー消費/カーボンニュートラル/持続可能/省エネ/持続可能な開発/半導体産業/環境負荷低減/カーボン/SiC/シリコン/リサイクル/環境負荷/高効率化/自動車/省エネルギー/地球温暖化対策/電気自動車/二酸化炭素/二酸化炭素/廃棄物/半導体/温暖化
他の関係分野：環境学数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年5月14日
46
鉄系超伝導体を用いて強磁場下で超伝導ダイオード効果を観測
―ボルテックスに由来する整流効果の仕組みを解明―
大阪大学大学院理学研究科の小林友祐さん（当時博士前期課程2年）、塩貝純一准教授、松野丈夫教授、東北大学金属材料研究所の野島勉准教授らの共同研究グループは、鉄系超伝導体のひとつであるセレン化・テルル化鉄Fe(Se,Te)を用いることで、数～十数テスラの強磁場において、超伝導ダイオード効果※１を示す超伝導素子を実現しました。Fe(Se,Te)は、母物質であるFeSeと比較して高い超伝導臨界パラメータ※２と強いスピン軌道相互作用※3を示すことが知られていますが、これまで本物質のこれらの特徴を活かした超伝導ダイオード効果の報...
キーワード：アナロジー/セレン/スピン軌道相互作用/強磁場/対称性/超伝導体/鉄系超伝導/鉄系超伝導体/揺らぎ/量子化/磁場/超伝導/空間反転対称性/渦電流/持続可能/温度依存性/持続可能な開発/スピン/金属材料/半導体
他の関係分野：情報学環境学数物系科学総合理工工学
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発表日：2025年4月16日
47
人工神経ネットワークを超低消費電力で実現
−超省電力の対話型人工知能実現に期待−
生物の脳神経ネットワークに着想を得たスパイキングニューラルネットワーク（SNN）は、情報を発火信号（スパイク）の時系列として表現します。スパイクが発生していないときには情報処理が行われない特性（イベントドリブン性）を持つため、消費電力を極限まで抑えることができます。この特性は、限られた電力で高度な情報処理を実行する必要のあるエッジコンピューティングにおいて特に有効です。東北大学電気通信研究所の守谷哲特任助教と佐藤茂雄教授らの研究グループは、サブスレッショルド領域（注4...
キーワード：エッジコンピューティング/電気通信/インターフェース/ウェアラブル/コンピューティング/AI/クラウド/ニューラルネットワーク/音声認識/信号処理/人工知能（AI）/CMOS/MOSトランジスタ/しきい値電圧/トランジスタ/リザバー計算/酸化膜/エネルギー消費/持続可能/持続可能な開発/電界効果/電池/VLSI/ニューラルネット/低消費電力/半導体/ニューロン/神経ネットワーク/神経細胞/膜電位/スマートフォン
他の関係分野：情報学工学
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発表日：2025年4月15日
48
電子機器内の熱流を自在に制御できるメカニズムを発見
-次世代デバイスの性能向上と省エネ化に期待 -
電子機器に組み込まれた半導体デバイスの中で、電子や磁気（スピン）は設計した回路に沿って移動させることができます。しかし発生してしまう熱を思った方向に流して逃がすことは困難です。電子機器の性能を高めるには、半導体デバイスの発熱を適切にコントロールすることが不可欠です。東北大学大学院工学研究科の小野円佳教授ら、北海道大学電子科学研究所、同大大学院工学研究院、高輝度光科学研究センターからなる共同研究チームは、絶縁膜であるアモルファスシリカ（SiO2）薄膜の熱の流れを自在に制御できるメカニズムを...
キーワード：プロファイル/ケイ素/プラズマCVD/半導体デバイス/非晶質/持続可能/省エネ/持続可能な開発/アモルファス/原子配列/CVD/シリカ/シリコン/スピン/振動特性/動特性/半導体/膜構造/結晶構造
他の関係分野：情報学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年4月10日
49
半導体内の電子スピン波を自由に制御できる技術を確立
─電子スピン波を活用する次世代情報処理基盤を開拓─
半導体におけるスピン状態の精密な制御は、次世代のスピントロニクスデバイスの実現に不可欠です。特に半導体中でスピンのらせん構造である電子スピン波が長時間維持される永久スピン旋回（PSH）状態は情報ストレージや演算デバイスの基盤技術として注目されていますが、従来の電子スピン波生成技術では、波数（単位長さに含まれる波の数）の柔軟な制御ができない制約がありました。東北大学大学院工学研究科の菊池奎斗大学院生、石原淳助教、山本壮太特任助教、好田誠教授（兼 量子科学技術研究開発機構 量子機能創製研究センター プロジェクトリ...
キーワード：コンピューティング/情報学/産学連携/スピン軌道相互作用/閉じ込め/らせん構造/液晶/二次元材料/円偏光/AlGaAs/スピン波/光変調/光変調器/磁性薄膜/量子細線/持続可能/空間構造/持続可能な開発/量子コンピューティング/量子ドット/アルミニウム/スピン/スピントロニクス/構造制御/半導体/量子井戸
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学総合理工工学
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発表日：2025年4月9日
50
量子ドットの電荷状態を高速に検出する解析手法を開発
─ 量子コンピュータの読み出し速度向上や物性探索に期待 ─
量子コンピュータの基本素子である量子ビットの状態を高速・高精度に読み出すことは、量子情報処理において重要な課題です。特に半導体量子ドットでは、単一電子の電荷状態を検出する技術が量子ビット読み出しの鍵となっています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼務）らの研究グループは、ベイズの定理に基づく逐次的な電荷状態推定手法を開発し、その性能を従来手法の閾値（しきいち）判定と比較しました。本研究では、測定信号のノイズ特性が電荷状態によって異なる条件下で、ベイズ手法が優れた性能を発揮することを確認しました。この方法により、リアルタ...
キーワード：電気通信/情報学/産学連携/閉じ込め/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/ノイズ/量子ビット/材料科学/半導体量子ドット/持続可能/持続可能な開発/状態推定/量子ドット/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/半導体/量子力学
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発表日：2025年4月8日
51
薄膜生成時の枝分かれ現象を、トポロジー・物理・AIの融合で解明
〜Beyond 5Gを支える基盤技術への応用に期待〜
東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の小嗣 真人教授、岡山大学の大林 一平教授、京都大学の平岡 裕章教授、筑波大学 数理物質系の三俣 千春教授らの研究グループは、トポロジーと自由エネルギーを活用した機械学習（AI）解析を実施し、薄膜結晶の電気的特性に大きな影響を与える樹枝状構造の枝分かれメカニズムを明らかにしました。これは、高品質な薄膜結晶の作製プロセスにつながる成果であり、次世代の電子デバイスへの応用が期待されます。Beyond 5Gの実現に向けて、現世代の 5Gよりも一桁以上高いテラヘルツ（THz）周波数帯で動作する電荷移動度（＊１）の高いデバイスが求められています。...
キーワード：電気通信/AI/ワークフロー/機械学習/最適化/自由エネルギー/情報学/人工知能（AI）/産学連携/ホモロジー/トポロジー/六方晶窒化ホウ素/テラヘルツ/電荷移動度/マテリアルズ・インフォマティクス/h-BN/トランジスタ/電子デバイス/半導体デバイス/半導体材料/持続可能/持続可能な開発/エネルギーモデル/グラフェン/センサー/移動度/化学工学/周波数/多層膜/電荷移動/半導体/膜構造/インフォマティクス/ホウ素/結晶構造/ステント
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学総合生物農学
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発表日：2025年3月27日
52
鎖が引力でつながった原子層薄膜の構造相変化を発見
―三次元、二次元材料を超える超微細高機能材料実現に道―
半導体の進化は、私たちの生活をますます発展させる可能性を大いに秘めています。情報の爆発的な増大に伴い、超微細な電子デバイスの実現が求められる中、次世代の材料として注目されているのが、一次元ファンデルワールス（1D-vdW）材料です。現在、次世代の微細半導体としてグラフェンに代表される二次元（2D）-vdW材料（注4）に関する研究が盛んに行われていますが、1D-vdW材料によってさらなる高機能化が待ち望まれています。東北大学大学院工学研究科の双逸助教（材料科学高等研究所：WPI-AIMRおよび高等研究機構新領域創成部兼...
キーワード：産学連携/グラファイト/パルス/絶縁体-金属転移/二次元材料/原子層/材料科学/ファンデルワールス力/メモリ/絶縁体/層状物質/電子デバイス/量子デバイス/持続可能/持続可能な開発/ニオブ/電気抵抗/グラフェン/構造制御/相変化/熱処理/半導体/機能材料/結晶構造/構造変化
他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学農学
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発表日：2025年3月25日
53
有機材料中の水素と重水素の分布を単一分子スケールで識別することに成功 新たな電子線分光技術により、分子や結合位置の特定に効力
プラスチックや有機半導体など高機能有機材料の特性を精緻に制御するには、材料内部の微細構造を分子レベルで解明することが不可欠です。しかし、これまで有機材料中の化学結合や分子の位置を分子レベルで特定できる技術がありませんでした。東北大学多元物質科学研究所の陣内浩司教授と宮田智衆講師ら、産業技術総合研究所ナノ材料研究部門の千賀亮典主任研究員、大阪大学産業科学研究所の末永和知教授、防衛大学校応用物理学科の萩田克美講師のグループは、電子線による分子振動マッピング法を独自に開発し、炭素に対する水素と重水素の化学結合の違いを見分けることで、有機材料中に存在する重水素標識分子の空間分布を3nmの分...
キーワード：産学連携/空間分布/化学物質/原子核/物質科学/陽子/安定同位体/中性子/同位体/重水素/高分子/有機半導体/爬虫類/電子線/単一分子/分子振動/有機材料/持続可能/持続可能な開発/ナノメートル/ナノ材料/プラスチック/半導体/微細構造/分解能/マッピング/SPECT/空間分解能
他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学生物学総合理工工学農学
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発表日：2025年3月25日
54
次世代太陽電池用SnS薄膜の最適組成を解明
─蒸発しやすいSを補う精密な成膜技術で実証─
硫化スズ（SnS）は、地球上に豊富に存在し、毒性もないスズと硫黄から構成される半導体として、次世代の薄膜太陽電池や熱電変換素子（注５）への応用が期待されています。しかしSnSを薄膜化する際には、スズと硫黄の比率（組成）が化学式の1:1からわずかにずれることがあります。一般的に、組成のずれは小さい方が望ましいと言われていますが、組成ずれが薄膜にどのような影響を及ぼすかは十分に解明されていませんでした。東北大学 多元物質科学研究所の鈴木一誓講師と、同大学大学院 環境科学研究科 先進社会環境学専攻の野上大一大学院生らの研究グループは、SnS薄膜の組成を精密に制御する...
キーワード：産学連携/物質科学/太陽/材料科学/キャリア/持続可能/持続可能な開発/太陽電池/電池/熱電材料/熱電変換/スパッタリング/移動度/半導体/エネルギー変換
他の関係分野：複合領域数物系科学工学農学
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発表日：2025年3月19日
55
新規ウルツ鉱構造の絶縁体物質の創生に成功
－圧電体、強誘電体の材料群を飛躍的に増やす可能性を示唆－
東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院 材料系の影山壮太郎大学院生（修士2年）、岡本一輝助教、舟窪浩教授、横田紘子教授、米国のペンシルベニア州立大のVenkatraman Gopalan（ベンカタラマン・ゴパラン）教授、東北大学の平永良臣准教授、上智大学 理工学部の内田寛教授らは、二つの元素が存在する、ウルツ鉱構造窒化物において、圧電性（用語1）や強誘電性（用語2）を示す物質を作製することに世界で初めて成功しました。ウルツ鉱構造を有する窒化物は、ノーベル賞を受賞した青色LEDで使用されている窒化ガリウム（GaN）や、スマートフォンの高周波ノイズフィルタで使用されてい...
キーワード：電気通信/情報学/産学連携/金属元素/誘電性/ノイズ/高周波/圧電性/ラマン/強誘電性/GaN/メモリ/絶縁体/窒化ガリウム/誘電体/持続可能/LED/持続可能な開発/発光ダイオード（LED）/圧電体/強誘電体/窒化物/不揮発性メモリ/アルミニウム/シリコン/マグネシウム/窒化アルミニウム/低消費電力/半導体/エネルギー変換/機能性/スマートフォン
他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年2月27日
56
広帯域のテラヘルツ光で光のダイオ
ード効果を観測 次世代高速無線通信用デバイスの開発につながる機構を解明
磁性と誘電性が強く相関したマルチフェロイック物質では、電気磁気効果に起因する新奇な物性が報告されています。その一つが電流を一方向にだけ流して逆流を防ぐ半導体部品のダイオードに似た、光の「一方向透過性」です。この性質を持つ物質は、光の吸収がなく透明に見える状態から光の進行方向を180°反転すると光の吸収が起こり透明でなくなります。東北大学金属材料研究所の赤木暢助教、静岡大学理学部の松本正茂教授、大阪大学大学院理学研究科の鳴海康雄准教授と萩原政幸教授、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターの大久保晋准教授と太田仁名誉教授（当時、教授）からなる共同研究グループは、光の一方向透過性を、将...
キーワード：無線通信/ミリ波/情報学/産学連携/ESR/テラヘルツ光/パルス/パルス強磁場/マグノン/マルチフェロイック/強磁場/交差相関/準粒子/電気磁気効果/誘電性/量子化/広帯域/電子スピン共鳴/テラヘルツ/遠赤外線/磁場/赤外線/磁性体/光アイソレータ/光スイッチ/光デバイス/光通信/光励起/持続可能/持続可能な開発/スピン/マイクロ/マイクロ波/金属材料/周波数/電磁波/半導体
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学総合理工工学