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半導体・エネルギー・光の研究から、
まだ世にないテクノロジーを創出!

髙瀨 道彦教授


理工学部 電気電子情報工学専攻
研究テーマ

半導体とエネルギーの未来を拓く、
次世代デバイスの研究

髙瀨教授の研究室では、半導体やエネルギー、光に関わるさまざまなテーマに取り組み、新技術の創出を目指しています。学生自身が測定装置を手がけ、プログラムを組み、データの取得・解析からデバイス設計まで、主体的に取り組めるのも特徴。こうした実践的な研究を通して、論理的思考力や問題解決力を養いながら、半導体の省電力化や再生可能エネルギーの高効率化など、持続可能な社会の実現につながる新技術の開発に挑んでいます。

電子機器の省電力化や
再生可能エネルギーの高効率化を実現

スマートフォンやAI、電気自動車などを支える半導体デバイスや太陽電池、光計測技術など、次世代のエレクトロニクスにつながる研究に取り組んでいる髙瀨教授。研究室では、「半導体デバイス」「エネルギーデバイス」「ナノ計測」を三本柱とし、物理現象の理解から、シミュレーションによる設計、実験による検証まで、一連のプロセスを重視した研究に取り組んでいます。
「具体的には、MOSFETやTFT、酸化物半導体などの半導体デバイスや材料、集光型太陽電池やタンデム太陽電池、太陽追尾システムなどのエネルギーデバイスを中心に研究しています。さらに、シミュレーション・解析に加え、プラズマ・光・材料評価などの実験基盤を整え、光ナノ計測やメタマテリアルといった新たなテーマにも挑戦しています」

髙瀨教授の研究室の特徴は、「理論だけ」「実験だけ」で終わらないことです。研究のアイデアを具現化し、検証を重ねることで、新たな発見やデバイス開発へとつなげています。
「学生自身が測定系を構築し、PythonやVBAを用いた解析プログラムを開発し、得られた測定データを解析するとともに、その結果を新たなデバイス設計へ反映するなど、理論と実験を融合させながら研究を進めています」

こうした研究を通じて、電子機器の省電力化や再生可能エネルギーの高効率化を実現することを目指している髙瀨教授。特にAIやIoTが急速に発展している現代社会では、半導体の重要性がますます高まっています。一方で、デバイスの高性能化にともなって、AIデータセンターの消費電力も急速に増加しているのだとか。
「こうした背景から、消費電力を抑えた半導体と、より高効率な再生可能エネルギー技術の両方が求められています。そこで、社会のニーズに応えるため、半導体とエネルギーデバイスのさらなる高性能化・高効率化に取り組んでいるのです」

まだ誰も答えを知らない問題に
挑めることが大きな原動力に

髙瀨教授は企業在籍時、半導体のさらなる微細化を可能にするプラズマドーピング技術の開発に取り組みました。また、高効率な太陽電池による再生可能エネルギーの普及に向け、薄型・軽量なマイクロ集光型太陽電池モジュールの開発にも携わりました。
「企業では、半導体の微細化や太陽電池の高効率化、ディスプレイの高精細化など、実用化を意識した技術開発に取り組んできました。大学では、企業で培った知識や経験を活かしながら、実用化のさらに先にある新しい技術の可能性を探究しています」

半導体はこれまで、微細化によって高性能化・低消費電力化を実現してきました。しかし現在は、物理的な限界に加え、ばらつきや消費電力、製造コストなど、さまざまな課題が顕在化しています。そこで髙瀨教授は、新しい材料や構造、高精度な計測・解析技術などを組み合わせ、微細化の先にある次世代半導体や、より高効率なエネルギーデバイスの実現に取り組んでいます。
「この研究のおもしろさは、まだ誰も答えを知らない問題に挑戦できることです。例えば、なぜ半導体をさらに小さくすると問題が起こるのか、光をどう制御すれば太陽電池の効率を高められるのか、プラズマの中ではどのような現象が起こっているのか――。こうした問いに対して、自分で装置をつくり、測定し、データを解析しながら、まだ知られていない現象の解明に挑みます。教科書に載っている知識を学ぶだけではなく、自分自身の手で未知の現象を解き明かし、新しい知識として世界に発信できることが、この研究の醍醐味です」

髙瀨教授の研究の最終的なゴールは、これまで培ってきた知識や経験を活かし、半導体とエネルギーの両面から持続可能な社会の実現に貢献することだといいます。
「具体的には、高効率な太陽電池や次世代半導体、新しい光デバイスなどの研究成果を社会実装につなげ、AI時代のさらなる発展を支える技術へと育てていきたいと考えています」


他大学や企業とのコラボレーションを通じて多くの学びを得られる

髙瀨教授の研究室では、専門知識だけでなく、論理的思考力や問題解決能力、主体性など、社会に出てから必要となる力も身につけることができます。
「正解のない課題に挑戦するからこそ、自ら考えて試行錯誤し、答えを導き出す力を高めることができます。こうした力は、仕事で予期せぬ課題に直面したときにも、自分なりの答えを見つけるうえで欠かせません。また、装置を自分たちで手がけたり、プログラムを書いたりするなど、アイデアを実際の形にすることも重視しています。知識を学ぶだけでなく、自分の手を動かして新しいものを生み出す経験も積めるでしょう」

大和大学は学生と教員の距離が近く、一人ひとりに寄り添った研究指導を受けられるのが特徴です。さらに、奈良先端科学技術大学院大学や京都工芸繊維大学など、学外の研究者とも連携を進めており、他大学の教授から直接指導を受けたり、最先端の設備を利用させてもらったりする機会もあるそうです。
「今年の夏には、学生を大阪大学大学院の研究室でのインターンシップに送り出すなど、学部生のうちから学外の研究環境に触れられる場も用意しています。大学院でどのような研究に取り組むのかを知り、進学を考えるきっかけにもなるでしょう。こうした共同研究やインターンシップを通して、大和大学にいながら幅広い研究に触れ、将来の進路を具体的に描ける環境を整備。今後は、企業との共同研究にも力を入れていく予定です」

髙瀨教授によると、研究者として成長するうえでもっとも大切なのは、「なぜだろう?」と疑問を持つ知的好奇心だそうです。数学や物理が得意であることももちろん役立ちますが、それ以上に自分で考え、失敗を恐れずに挑戦し、新しいことを学び続ける姿勢が大事なのだとか。
「皆さんが今使っているスマートフォンやAI、これから普及する電気自動車や再生可能エネルギーも、半導体技術と深く関わっています。半導体・エネルギー・光・AIを結び付ける研究を通して、『未来の技術を自分の手で生み出したい』『世界に役立つ研究をしてみたい』という夢や目標を、ぜひ大和大学で実現しましょう」

プロフィール

髙瀨 道彦 教授

理工学部 電子情報工学専攻

学生時代は材料工学を学び、卒業後は大手電機メーカーグループに約30年間勤務。半導体のデバイスやプロセスの研究をはじめ、幅広いジャンルの研究や技術開発に携わる。その後、奈良先端科学技術大学院大学で博士号を取得。同年9月、大和大学に着任し、現在に至る。

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