東京大学研究Discovery Saga

東京大学大学院工学系研究科のレ・デゥック・アイン准教授、田中雅明教授、同大学工学部の佐伯崇寛学部学生、同研究科の石原奎太大学院生（研究当時）、西垣大輝大学院生（研究当時）、牧秀樹大学院生（研究当時）らの研究グループは、トポロジカルDirac半金属α-Sn薄膜の任意の位置に、レーザ照射のみで高品質で任意形状の超伝導金属β-Snを形成し、原子レベルで平坦なα-Sn/β-Sn平面ヘテロ構造を作製する手法を開発しました（図１）。集光したレーザ光を照射したα-Sn領域は熱によりβ-Snへと相転移し、臨界温度3.7 Kの超伝導を示します。さらに、α-Sn薄膜...

キーワード：トポロジー/トポロジカル超伝導/トポロジカル半金属/準粒子/対称性/超伝導体/非対称性/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/相転移/磁場/超伝導/高移動度/トポロジカル/トポロジカル物質/空間反転対称性/エピタキシャル成長/キャリア/集束イオンビーム/半金属/量子デバイス/光照射/エピタキシャル/単結晶/電気抵抗/電気伝導/電子状態/AFM/イオンビーム/スピン/スピントロニクス/ナノスケール/ナノメートル/ナノ加工/ナノ構造/パターニング/レーザー/移動度/原子間力顕微鏡/微細加工/表面粗さ/結晶構造/結晶性/ラット

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発表日：2026年1月22日

次世代半導体MoS₂の革新的ウエハースケール成膜技術を開発

―結晶成長の自己整合および自己停止メカニズムにより高移動度を達成―

物質・材料研究機構（NIMS）の佐久間芳樹NIMS特別研究員と東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻の長汐晃輔教授らの研究グループは、名古屋大学、筑波大学、東京エレクトロンテクノロジーソリューションズ（株）との共同研究により、有機金属化学気相成長法（MOCVD、注1）を用いた単層膜厚の二硫化モリブデン（MoS2）の成長に関して、サファイア基板上でのMoS2結晶粒の自己整合的な合体と成長膜厚の自己停止という2つの重要な成膜メカニズムを発見しました。これらのメカニズムを利用することで、単層MoS2単結晶膜をウエハース...

キーワード：モノのインターネット（IoT）/情報通信/金属元素/光エネルギー/時間分解/準安定/対称性/テクトニクス/差分法/高移動度/モリブデン/電子移動/有機金属化学/二次元材料/カルコゲナイド/ラマン/原子層/有機金属/光機能/CVD法/遷移金属/前駆体/DFT/MOSFET/エピタキシャル成長/トランジスタ/パワーデバイス/ファンデルワールス力/フォノン/光通信/遷移金属ダイカルコゲナイド/大規模集積回路/電子デバイス/特性ばらつき/二硫化モリブデン/半導体デバイス/半導体材料/微細化/機械的特性/温度依存性/発光ダイオード（LED）/半導体産業/STEM/エピタキシャル/ドメイン構造/界面エネルギー/光機能材料/単結晶/電子回折/電子状態/核生成/光学特性/CVD/シリコン/センサー/ナノメートル/ひずみ/レーザー/移動度/結晶化/結晶成長/結晶粒界/酸化物/集積回路/第一原理/第一原理計算/低消費電力/電子顕微鏡/透過電子顕微鏡/半導体/密度汎関数理論/量子力学/機能材料/マッピング/結晶構造

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発表日：2025年12月11日

結晶のひずみを抑えて超伝導を発現

－薄膜界面における整数比の格子整合を介した物性制御－

理化学研究所（理研）創発物性科学研究センタートポロジカルエレクトロニクス研究チームの佐藤雄貴特別研究員、川村稔チームディレクター、強相関量子伝導研究チームの十倉好紀チームディレクター（東京大学卓越教授／東京大学国際高等研究所東京カレッジ）、計算物質科学研究チームの有田亮太郎チームディレクター（東京大学大学院理学系研究科教授）、東京大学大学院工学系研究科の永濱壮真博士課程学生、塚﨑敦教授、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の佐賀山基准教授らの共同研究グループは、結晶が本来持つ低温で示すひずみを、薄膜試料において効果的に抑制し超伝導を発現させる方法を実証しました。本研究成果は...

キーワード：コンピューティング/量子計算/カドミウム/セレン/スピン偏極/トポロジー/トポロジカル超伝導/幾何学/高エネルギー/超伝導体/非線形/物質科学/輸送現象/陽電子/陽電子ビーム/量子コンピュータ/量子伝導/量子輸送/量子輸送現象/X線回折/ホール効果/異方性/加速器/放射光/数値計算/超伝導/自己組織/キラル/スキルミオン/トポロジカル/強相関/物質設計/材料科学/生産技術/接合界面/超高真空/貴金属/新物質/エピタキシャル成長/絶縁体/物性制御/量子構造/反応速度/エピタキシー/エピタキシャル/単結晶/電気抵抗/電子状態/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/ひずみ/移動度/結晶成長/結晶方位/積層構造/電子ビーム/電子顕微鏡/電磁誘導/透過電子顕微鏡/熱伝導/熱伝導率/半導体/分解能/量子力学/カルス/機能性/結晶構造/層構造/組織化/スキル/不均一性

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発表日：2025年10月5日

有機半導体で従来比10倍となる100 cm2V-1s-1超の移動度を達成

――熱振動を制御した分子設計最適化と次世代デバイス応用に期待――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の竹谷純一教授、古川友貴大学院生、髙柳英明特任教授らの研究グループは、有機半導体単結晶において、100 cm2V-1s-1を超えるキャリア移動度の実測に世界で初めて成功しました。有機半導体単結晶は分子同士が弱いファンデルワールス力で結びついているため、熱振動が大きく、その結果キャリア輸送（注4）は熱振動に起因する散乱に強く制限されます。実際に、室温下において有機半導体単結晶のキャリア移動度は10cm2V-1s...

キーワード：最適化/効果測定/結晶格子/絶縁体-金属転移/電子相関/二次元結晶/半導体表面/閉じ込め/輸送現象/ホール効果/電気伝導度/輸送特性/磁場/分子構造/高移動度/イオン液体/有機半導体/電気二重層トランジスタ/キャリア/キャリア輸送/トランジスタ/ファンデルワールス力/フレキシブル/絶縁体/電界効果トランジスタ/電気二重層/電子デバイス/誘電体/量子エレクトロニクス/量子デバイス/量子井戸構造/ドーピング/単結晶/電界効果/電気伝導/スピン/ひずみ/プラスチック/移動度/半導体/有機物/量子井戸/機能性/結晶構造/層構造/分子設計

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発表日：2025年8月9日

スパッタ法を用いて高品質なScAlN薄膜の作製に成功

～成長温度の系統的変化が構造特性と電気特性に及ぼす影響を解明～

東京理科大学先進工学部マテリアル創成工学科の小林篤准教授、太田隼輔氏(2024年度学士卒業)らの研究グループは、スパッタ法を用いて、窒化スカンジウムアルミニウム(ScAlN)薄膜を高品質で作製することに成功しました。これにより、小型で高性能な次世代トランジスタの開発に大きく貢献することが期待されます。また、産業界で汎用されるスパッタ法を用いた薄膜作製技術は窒化物半導体材料全般に応用できる可能性を秘めており、エレクトロニクス分野全体にインパクトを与える重要な成果といえます。本成果は、東京大学(電気特性の測定補助及び解析)、住友電気工業株式会社(HEMTウェハの作製)との共同研究による...

キーワード：不完全性/効果測定/対称性/電気分極/電子線回折/非対称性/閉じ込め/誘電性/X線回折/ホール効果/高周波/電子移動/有機金属化合物/結晶構造解析/強誘電性/原子層/電子線/有機金属/材料科学/接合界面/超高真空/GaN/エピタキシャル成長/キャリア/スパッタ法/トランジスタ/バンドギャップ/ヘテロエピタキシー/メモリ/双極子/窒化物半導体/電子デバイス/半導体デバイス/半導体材料/分子線エピタキシー(MBE)/誘電体/エピタキシー/エピタキシャル/強誘電体/原子配列/窒化物/表面分析/不揮発性メモリ/光学特性/AFM/SiC/アルミニウム/シミュレーション/ナノメートル/移動度/結晶成長/原子間力顕微鏡/制御システム/半導体/平滑化/膜構造/マッピング/結晶構造/結晶性

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発表日：2025年8月6日

カゴメ金属の特異なホール効果の起源を解明

――移動度スペクトル解析で捉えた高移動度キャリアの役割――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の劉蘇鵬大学院生、六本木雅生大学院生（研究当時／現在：理化学研究所研究員）、石原滉大助教、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授らの研究グループは、同大学物性研究所、東北大学金属材料研究所、日本原子力研究開発機構、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、仏エコール・ポリテクニークとの共同研究により、カゴメ格子と呼ばれる構造をもつ金属物質「CsV3Sb5」で観測される非単調なホール効果の起源を明らかにしました。従来この現象は、ループ状の渦電流による「異常ホール効果」と呼ばれる特殊な電子の振る舞いによるものと考えら...

キーワード：アルゴリズム/最適化/定量的評価/スペクトル解析/カゴメ格子/異常ホール効果/幾何学/強磁場/高エネルギー/時間反転対称性/対称性/電荷密度波/非従来型超伝導/物性物理/輸送現象/ホール効果/スペクトル/データ解析/モンテカルロ法/磁場/超伝導/高移動度/強相関/磁性体/電子線/物質設計/材料科学/対称性の破れ/バナジウム/キャリア/渦電流/強磁性/超伝導材料/電荷輸送/強磁性体/点欠陥/電気抵抗/電子構造/電子状態/アクチノイド/スピン/移動度/機能性材料/金属材料/原子力/機能性/結晶構造

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発表日：2025年7月8日

新規窒化物半導体ヘテロ接合における電子散乱機構を解明

―高周波GaNトランジスタの性能向上に道筋―

東京大学大学院工学系研究科の前田拓也講師、中根了昌特任准教授、久保田航瑛大学院生、若本裕介大学院生と住友電気工業株式会社は、新規窒化物半導体ヘテロ接合における二次元電子ガスの散乱機構を明らかにしました。本研究では、分子線エピタキシー（MBE）を用いて、窒化スカンジウムアルミニウム（ScAlN）と窒化ガリウム（GaN）の高品質なヘテロ接合を成長させ、そのヘテロ界面に誘起される二次元電子ガス（2DEG）の散乱機構が界面ラフネス散乱であることを明らかにしました。2DEGが高密度であるため、伝導帯の非放物線性による有効質量の増大（注4）を考慮する必要があることを指摘...

キーワード：衛星通信/無線通信/効果測定/低炭素社会/電子散乱/電子線回折/有効質量/誘電性/X線回折/ホール効果/高周波/輸送特性/衛星/数値計算/高移動度/圧電性/電子移動/強誘電性/原子層/電子線/電子輸送/ACT/接合界面/超高真空/電子物性/電子輸送特性/GaN/エピタキシャル成長/キャリア/トランジスタ/バンドギャップ/フォノン/ヘテロ界面/メモリ/酸化膜/窒化ガリウム/窒化物半導体/超格子/電子デバイス/半導体デバイス/不揮発メモリ/分子線エピタキシー(MBE)/低炭素/温度依存性/エピタキシー/エピタキシャル/ドーピング/窒化物/電界効果/AFM/SiC/アルミニウム/移動度/化合物半導体/携帯電話/結晶成長/原子間力顕微鏡/弾性波/窒化アルミニウム/半導体/量子井戸

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発表日：2025年6月17日

強誘電体界面の電荷分布直接観察に成功

～強誘電体デバイスの理解と性能向上を加速～

強誘電体内部のドメイン界面の電荷状態はデバイス特性を支配する主要因と考えられてきたが、その電荷分布を観察することは極めて困難であった。最先端電子顕微鏡により、強誘電体ドメイン界面の電荷分布の直接観察に成功した。本成果は、積層セラミックコンデンサー（MLCC）などの強誘電体デバイスのより詳細な特性理解と性能向上につながると期待できる。JST 戦略的創造研究推進事業 ERATOにおいて、東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の関岳人講師、遠山慧子助教、髙本昌弥大学院生(現株式会社村田製作所)、柴田直哉機構長･教授、幾原雄一東京...

キーワード：モバイル/自動運転/トラスト/プロファイル/モノのインターネット（IoT）/医療機器/産学連携/空間分布/非線形/ノイズ/高周波/検出器/磁場/タンタル/高移動度/超原子/光学材料/電子線/非線形光学材料/原子分解能/原子分解能電子顕微鏡/ヘテロ界面/空間電荷/非線形光学/誘電体/誘電率/持続可能/STEM/チタン/チタン酸バリウム/強誘電体/原子構造/固体電解質/磁性材料/電気伝導/電子回折/微細構造解析/電気伝導性/ナノスケール/ナノメートル/リチウム/圧電素子/移動度/極低温/電解質/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/透過電子顕微鏡/半導体/微細構造/分解能/空間分解能/プローブ/DPC/スマートフォン

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発表日：2025年4月8日

対称性の異なる半導体分子による超分子層配列の自己形成を発見

―溶媒不要な有機半導体の高均質塗布製膜が可能に―

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の二階堂圭助教、井上悟助教（研究当時、現所属：山形大学有機エレクトロニクスイノベーションセンター研究専任准教授）と長谷川達生教授らの研究グループは、アルキル基により対称／非対称に置換した2種の有機半導体分子の混合体を加熱し溶融すると、冷却の過程で液晶相を介して、2種の分子がペアを形成する高秩序化が促されることを見出しました。この現象を利用し、溶媒を用いることなく有機半導体の高均質な塗布製膜に成功しました。分子形状が変形しにくく剛直なπ電子骨格（注4）と、変形しやすいアルキル基を連結した有機半導体分子は、層状に自己組...

キーワード：ウェアラブル/ウェアラブルデバイス/情報学/産学連携/結晶格子/ソフトマター/過冷却液体/準安定/対称性/熱容量/X線回折/相転移/π電子/分子構造/構造形成/自己組織/液晶/分子配向/有機エレクトロニクス/有機半導体/物質設計/過冷却/準安定相/熱物性/融点/前駆体/トランジスタ/ファンデルワールス力/フレキシブル/圧電効果/自己形成/単一分子/電気光学効果/電子デバイス/半導体デバイス/半導体材料/分子配列/有機トランジスタ/秩序構造/電気伝導/ナノメートル/プラスチック/フレキシブルデバイス/移動度/環境負荷/結晶化/結晶成長/時間依存性/水素原子/積層構造/電磁波/半導体/結晶構造/結晶性/炭化水素/層構造/組織化/超分子

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発表日：2025年3月5日

つながるサクラエビ

―日本・台湾間における遺伝的交流を解明―

東京大学大気海洋研究所の平井惇也講師と、東海大学海洋学部海洋生物学科の西川淳教授らによる研究グループは、駿河湾および台湾島北部・南西部のサクラエビを複合的な分子生物学的手法により解析し、日本－台湾間における遺伝的交流を調査しました。サクラエビは成体で4～5cmまで成長するエビの一種で、日本では主に静岡県の駿河湾で漁獲され、その高い栄養価や見た目の美しさから「駿河湾の宝石」と称されています（図1）。一方、駿河湾においては2010年代後半からサクラエビの記録的不漁が続き、その持続的な利用が危ぶまれています。しかし、サクラエビは科学的知見に基づいた調査が不足しており、その生態の多くは未だ...

キーワード：クラスタリング/主成分分析/情報学/産学連携/海洋/細胞内小器官/塩基配列/ミトコンドリアDNA/移動度/ミトコンドリアゲノム/ゲノム配列/海洋生物/生態系/海洋生態/海洋生態系/資源管理/集団構造/SNP/反復配列/次世代シーケンサー/ミトコンドリア/ゲノム/遺伝子/一塩基多型/分子生物学

他の関係分野：情報学複合領域環境学生物学工学農学

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発表日：2025年1月8日

ダイヤモンド表面の個々の原子の可視化に成功

―ダイヤモンドデバイスを原子レベルで分析する道が開ける―

東京大学大学院新領域創成科学研究科の杉本宜昭教授らの研究グループは、東京大学物性研究所の尾崎泰助教授らの研究グループと産業技術総合研究所（以下、産総研）先進パワーエレクトロニクス研究センターの小倉政彦主任研究員らの研究グループと共同で、ダイヤモンド表面を原子レベルで観察する技術を開発しました。ダイヤモンドは究極の半導体として、パワーデバイスや量子デバイスの材料として注目されています。デバイスの製作過程において、微細加工技術で作製される微小なデバイスであるほど、原子レベルの欠陥がデバイス性能へ及ぼす影響が無視できなくなります。デバイスの性能を向上させるためには、ダイヤモンド表面を原子...

キーワード：スーパーコンピュータ/最適化/情報学/産学連携/計算量/結晶格子/周期性/数値計算/プラズマCVD/超高真空/キャリア/パワーデバイス/量子デバイス/構造モデル/点欠陥/AFM/CVD/シリコン/トンネル/パワーエレクトロニクス/マイクロ/マイクロ波/移動度/化学分析/原子間力顕微鏡/第一原理/第一原理計算/導電性/熱伝導/熱伝導率/半導体/微細加工/分解能/密度汎関数理論/量子力学/微細加工技術/プローブ

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学総合理工工学総合生物