1 名前： フェイスロック(WiMAX)[] 投稿日：2014/03/02(日) 20:55:07.45 ID:B5OttE0s0
東工大、半導体中を秒速8万mで動きまわる電子を撮影
東京工業大学(東工大)は2月27日、半導体中を秒速8万mで流れる電子を直接観察し、動画撮影することに
成功したと発表した。
同成果は、同大大学院 理工学研究科の福本恵紀産学官連携研究員、恩田健流動研究員、腰原伸也教授ら
によるもの。詳細は、「Applied Physics Letters」オンライン版に掲載された。
半導体材料を利用しているデバイスの動作性能は、半導体中を動き回る電荷キャリア(電子と正孔)の動き
やすさに依存している。半導体素子は微小化、高速化し続けているが、その特性を、直接素子内部を動く電流、
特に電子を観測することにより、評価する手法は存在しなかった。そこで、研究グループでは、ガリウムヒ素
半導体中の20nmスケールの空間領域を移動するキャリアの流れを200fs間隔で可視化できる時間分解光電子
顕微鏡を開発した。
高速動作する半導体デバイス内での電子の流れ(電流)を検出するには、100fs程度の極短時間幅のパルス
電流を生成、注入して、とらえる必要がある。今回の研究では、約100fs幅のレーザパルスを半導体に照射して、
光キャリアを生成した。これを図1(a)のように、半導体表面に蒸着した2枚の金属電極間に電圧を印加することで
動かした。その動く様子を別のレーザパルス(検出光)を半導体試料に照射し、励起電子の密度に由来する光
電子放出強度を光電子顕微鏡で撮影した。励起光と検出光の時間的タイミングを変化させていくことで(ポンプ-
プローブ法)、電子の移動過程が動画としてストロボ撮影できる。
図1 時間分解光電子顕微鏡による電子移動の動画撮影。(a)測定手法の概略。(b)と(c)励起光照射後20psおよび
40ps後の光電子顕微鏡像。(d)と(e)は(b)と(c)の中央付近の拡大図。(f)は(d)と(e)の縦方向の強度プロファイルに
より、電子の移動が確認できる
図2 (a)、(b)、(c)は、異なる電極間の電場勾配(電圧値÷電極間隔)において、電子の移動距離を時間に対して
プロットしたもの。線形フィットによる傾きから電子の移動速度を算出している。(d)は、電子の移動速度を電場
勾配に対してプロットしたもの
図3 今回の研究で得られた結果をスナップショットとして再現
（中略）
今回の研究において、電気抵抗率の高い半導体中のキャリア移動を観察することができた。半導体中での
電子の動きの直接観測への要請は強かったにもかかわらず、これまで達成されなかった理由は、レーザパルス
照射により瞬間的に試料の電子が欠乏し、帯電を起こしてしまうためだった。これにより、電子顕微鏡や光電子
顕微鏡で結像できなくなってしまっていた。今回、近年開発された繰り返し周波数が広い領域で可変なレーザ
パルス光源と、光電子顕微鏡を組み合わせ、試料の帯電効果を劇的に減らすことに成功し、観測することが
できた。
今後、ナノメートル加工をされた素子の実用化が間もなく達成される。そこでは量子サイズ効果の発現もあり、
ピコ秒レベルで電子や正孔の移動を制御する必要がある。今回開発した装置は、これらを評価する基準を
満たしており、幅広く普及することが期待されるとコメントしている。
2 名前： フランケンシュタイナー(チベット自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 20:55:41.86 ID:lqmqKKTe0
桜の花びらが落ちるスピードか
50 名前： ウエスタンラリアット(兵庫県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:25:46.12 ID:25FT4pPz0
>>2
花見客全員ミンチじゃねーか
63 名前： シューティングスタープレス(兵庫県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:37:08.23 ID:/1XKJc4O0
>>50
桜の木の下にも花が咲いてて綺麗かも
74 名前： エルボードロップ(WiMAX)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:43:28.14 ID:U7pJjuAb0
>>50
ワロタ
8 名前： TEKKAMAKI(山梨県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 20:57:04.09 ID:kFEoe/mN0
「ねぇ、秒速37万kmなんだって」 「え、なに？」 「光ファイバーケーブルを光が移動する速度。秒速37万km」
16 名前： 稲妻レッグラリアット(愛知県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:00:38.69 ID:fug8ylLM0
まるで雪みたい
20 名前： ダイビングヘッドバット(愛知県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:01:36.12 ID:jlJQn3Gn0
電子自体の動きはもっと遅いんじゃなかったか
電流は電子そのものの動きではなく電磁場の状態の伝播だったかと
24 名前： リバースパワースラム(やわらか銀行)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:03:35.80 ID:Avp+2l7+0
>>20
電位勾配がすごいから
１センチ辺りで2000ボルトの電位差とか
23 名前： フライングニールキック(茸)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:03:33.70 ID:/lGdFodjP
8万mとは、分かりやすく言うと80kmな
33 名前： パイルドライバー(愛知県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:08:08.36 ID:nUl6xgYn0
いつでもさがしてるよ
36 名前： リキラリアット(千葉県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:09:09.82 ID:i0ZVaMu60
どっかに君の姿を～
37 名前： スターダストプレス(北海道)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:10:46.53 ID:roCP54pi0
フェムト秒か一瞬分からんかった
53 名前： カーフブランディング(愛知県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:28:17.11 ID:43Mpxqpz0
初めて秒速5センチ見たとき、心が泣いた
58 名前： キドクラッチ(神奈川県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:33:07.92 ID:b4hj4gvs0
Z会みたいなので長編作ってくれ
もう鬱アニメはいやや
59 名前： カーフブランディング(愛知県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:34:34.90 ID:43Mpxqpz0
あの踏み切りのシーン、実際にお互いが再開するパターンでリメイクしてくれ
64 名前： ネックハンギングツリー(神奈川県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:37:44.59 ID:qzDUSaWF0
工学部かつアニオタじゃないとピンと来ないキモオタの建てたスレ
69 名前： アトミックドロップ(チベット自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 21:39:47.37 ID:saTbjmsD0
秒速8万kmと読み違えて焦った
81 名前： サソリ固め(dion軍)[] 投稿日：2014/03/02(日) 21:54:34.25 ID:I/1ahrdo0
光CPUまだかよ10年ぐらい出す出すいいやがって
お前はキャノンのSEDか
91 名前： デンジャラスバックドロップ(新疆ウイグル自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 22:01:44.70 ID:K8PeqRkc0
凄いけど菅直人の母校なんだよね・・・
93 名前： クロイツラス(兵庫県)[] 投稿日：2014/03/02(日) 22:03:55.10 ID:klnlAzSS0
電子は光速を突破できるん？
94 名前： セントーン(チベット自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 22:06:19.15 ID:qTIUF0+/0
>>93
無理っすね。
98 名前： クロイツラス(兵庫県)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 22:08:09.51 ID:klnlAzSS0
>>94
ほぼ光速に到達してもそれを越えられないのはなんで？
もちっと勢いづけてやれば越えられるんでない？ってのが馬鹿の感想
109 名前： セントーン(チベット自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 22:23:02.39 ID:qTIUF0+/0
>>98
経験則やね。
もっともらしい事を言うこともできるし、
言う奴もいるが、結局の所、
どんなに加速しても真空中の光速を超えた例が
全く無いという事実が一番強い。
112 名前： ジャンピングエルボーアタック(内モンゴル自治区)[] 投稿日：2014/03/02(日) 22:52:22.10 ID:IjYHirtGO
ぃい～つでも～さ～がしているよ～
113 名前： TEKKAMAKI(新疆ウイグル自治区)[sage] 投稿日：2014/03/02(日) 22:54:27.64 ID:ndoWDUXn0
どうせ欝エンドなんだろ？
121 名前： シャイニングウィザード(群馬県)[] 投稿日：2014/03/03(月) 00:44:38.71 ID:CNtUUg6/0
80kmでええやん
122 名前： チェーン攻撃(千葉県)[] 投稿日：2014/03/03(月) 00:52:32.34 ID:pykNNIek0
おかあちゃんがそういうなら80kmにしとくわ
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転載元：「ねぇ、秒速８万ｍなんだって」 「え、なに？」 「半導体中を電子が移動する速度。秒速８万ｍ」
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