FACULTY OF SCIENCE AND ENGINEERING, GRADUATE SCHOOL OF ENGINEERING, IWATE UNIVERSITY

システム創成工学科 電気電子通信コース

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研究紹介 Research

電子デバイス工学分野

電子構造

教授  西館 数芽
研究室Webサイト

半導体表面上における水素原子の吸着反応

我々の現代生活を支える半導体。その性質は、バンドギャップや欠陥準位、不純物レベルといった特殊な電子構造に由来します。我々の研究室では、最新の科学理論と超並列スーパーコンピュータを駆使して、物質の電子構造を探ります。
実際にどのようにするかといいますと、まず初めにコンピュータの中でいくつかの原子・分子を操り構造(=原子位置と原子番号の数値データ)を組み立てます。あとは量子力学の基本法則に従い、おそろしく手間のかかる膨大な計算をコンピュータにやってもらいます。キャッチフレーズは、原子電子をみることのできる究極の精度を持つ電子顕微鏡と、10の-15乗秒の分解精度をもつ超スローモーションカメラを組み合わせた最先端の科学理論に基づく現代の錬金術!です。



生体磁気計測システム

教授  小林 宏一郎
研究室Webサイト

心磁図計測システム

医療機器の開発と生体工学の研究を行っています。主に、心臓から発せられる磁場を超高感度磁気センサ(SQUID)で検出し記録する心磁図計測システムの開発を行っています。工学サイドから医療を支えるため、心磁図計測用の制御用電子回路の設計・制作、超電導技術を利用したSQUID磁測計による生体計測と解析プログラムの作成、アクティブ磁気シールドの電子回路の製作と磁気計測などが研究テーマです。さらに、災害後の建物や橋などの鉄筋コンクリートを検査や塩化物濃度を推定する、非破壊検査装置の開発にも取り組んでいます。



薄膜エネルギーデバイスの開発

准教授  叶 榮彬

薄膜電池開発用スパッタ装置

環境発電(エネルギー・ハーベスト)とは、自然界に存在するエネルギーを使って発電することを言います。人や橋梁の振動、室内の照明光、クルマの廃熱、放送の電波など、身の回りに存在するさまざまな自然のエネルギーを電気に変え、その電気を利用して人間の住みやすい環境を作り出しています。本研究室では、環境発電のキーデバイスとして薄膜二次電池と太陽電池、と環境やさしい有機薄膜デバイスの技術開発を行っています。



マイクロ波帯電磁複合材料の作製・評価と電波吸収体への応用

准教授  三浦 健司

磁性粉SEM像とマイクロ波帯
誘電率・透磁率評価用試験体

スマートな情報通信社会実現のため、高速通信だけでなくセンシングや電力伝送に電波を利用する試みが進んでいます。私たちは誘電特性と磁気特性を高周波帯で併せ持つ電磁複合材料とその応用デバイスに関する研究を行っています。応用のひとつとして、混練型木質プラスチックを母材とした電波吸収体を提案しており、電波干渉が起こっている空間でも違和感なく設置できる、内・外装材と一体化した電波吸収体の実現を目指しています。



通信・電子システム工学分野

高性能信号処理プロセッサの開発

教授  恒川 佳隆

開発した信号処理用高性能@VLSIプロセッサの
チップレイアウト

最近の集積回路技術とディジタル通信網の発達に伴い、医療用画像などで画素数が極めて多い 超高精細画像の効率的かつ高品質な変換、伝送、符号化などの要求が高まっています。 これはもはや単一のプロセッサの高速化では実現困難です。 そのため、高精度な高並列多次元ディジタルフィルタリングシステムの構築が必要不可欠となります。
また、適応フィルタはエコーキャンセラ、ノイズキャンセラ、自動等化器など広範に応用されており、 その実現には高速性、低消費電力、良好な収束特性、小さなレイテンシーなど様々な性能が要求されます。 しかし、これらすべての要求を満足させる適応フィルタを実現することは極めて難しい。
本研究では、よりシステムが高度化・複雑化する中で、一次元および多次元処理、複素数処理、適応処理などの 応用に対して、より高次のディジタルフィルタリングを、相反する高速性と低消費電力を同時に満たしながら、 極めてハードウェア効率の良い信号処理プロセッサを開発することにあります。



温度の計測および制御に関する研究

教授  長田 洋
研究室Webサイト

温度は物質の物理的特性に関わる重要なパラメータであると共に、生物の生命活動や環境の変化等にも 大きく寄与する物理量であり、その計測・制御技術は常に科学の関心事の一つとなっています。 本研究室では温度計測技術として磁気温度センサを、温度制御技術として生物型熱制御機構の検討を行っています。
磁気温度センサは、温度によって磁気特性が変化する感温フェライトを測温素子とすることで、 試料と直接接触させて測定対象の温度を高分解能で測定でき、かつ、その温度情報が磁気特性の変化により 非接触で読み出せることから、試料へ与える熱的影響を抑えることができるため、 微小温度変化の精密な計測に適したデバイスです。
また、岩手県等の寒冷地に自生するザゼンソウと呼ばれる植物は、氷点下を含む外気温度の変動にも関わらず、 その体温を20℃程度に維持することができる恒温植物であり、その熱制御は、温度センサと発熱機能を併せ持つ 細胞レベルにおける制御を基本としています。 本研究では、農学研究科との共同研究により、微小スケールを有するザゼンソウ型熱制御理論に基づく 工学的温度制御デバイスの開発を行っています。



レーザーSQUID顕微鏡の研究

准教授  大坊 真洋

レーザーSQUID顕微鏡

レーザー光を半導体に照射すると、光電効果により電流が発生します。 この電流がつくる磁場を超伝導量子干渉素子(SQUID)で計測する原理のレーザーSQUID顕微鏡を研究しています。
高温超伝導SQUIDは、100fT以下(地磁気の約1億分の1程度)の微弱な磁気信号を検出することができ、 非常に高感度です。レーザーSQUID顕微鏡の特徴は、対象に接触しないので不純物汚染がなく、 しかも10μm程度の高い空間分解能を実現できることです。 シリコンのp-n接合や太陽電池の結晶粒界も画像化が可能です。
また紫外線レーザーを使用することによって、GaN青色ダイオードのショート箇所の判定が可能となりました。 電気接触が困難なワイドバンドギャップ半導体への新しい検査方法として期待できます。



アンテナシステムに関する研究

教授  本間 尚樹
研究室Webサイト

高効率小型アンテナ素子

携帯電話に代表されるように、無線通信は皆さんの生活に広く浸透しています。 また、小型の携帯端末でも写真やビデオ等の大きなデータを扱うようになりました。 しかしながら多数のユーザが高速無線通信を快適に使うためには周波数が不足しており、電波枯渇問題の解決が急務となっています。 そのような背景の下、本研究室では高速・大容量な無線通信を実現するアンテナシステム技術について取り組んでいます。 また、人と人だけではなく物と者どうしの通信や、無線通信技術の非通信分野への適用法についても検討を行っています。
複数の送受信アンテナを用いて複数の信号を同時送受信するMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)伝送は周波数帯域を 拡張せずに伝送速度を向上する画期的技術です。携帯電話などの小型デバイスに適した小形かつ高性能なアンテナの 研究・開発を行っています。 また、無線タグ向けの超省電力・高速信号伝送法や非接触・無線電力伝送についても研究を行っています。 また、MIMOシステムを応用することによって、人物や動物を検知するセンサシステムについても研究を行っており、 屋内環境ではほぼ100%の確率で人物の侵入を検出するという成果が得られています。

電気エネルギー工学分野

パルスパワー技術や放電プラズマを用いた環境浄化

教授  高木 浩一

水面を這う(沿面)放電プラズマによる
Low-k 材料の窒化実験

パルスパワーとはエネルギーを時間的・空間的に圧縮して、小さい領域に短時間だけど桁外れに 高いエネルギーの状態を作り出す技術です。 この技術を使うことで、イオンのエネルギーは外の温度と同じくらい低く、 電子のエネルギーは10万度くらいと高い、非熱平衡と呼ばれるプラズマができます。 この電子は分子の結合を切ることができ、さまざまな化学的な応用を可能にします。 当研究室では、パルスパワーで生成した高密度の非熱平衡プラズマを利用して、窒素酸化物など酸性降雨ガスの浄化、 またオゾンを作り殺菌、衝撃波を利用したリサイクルなど、環境を改善する技術研究を行っています。 人に、生き物に、地球にやさしい、持続可能な社会の実現をめざして、みんなで頑張っている研究室です。

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