高分解能走査電子顕微鏡（SEM）

Scanning electron microscope

電子顕微鏡の一種で、光より波長の短い電子線を電場レンズによって細く絞り、試料表面上を走査させ、 それによって試料表面から発生する二次電子や反射電子を検出することで、試料表面の顕微鏡像を得ることができます。 光学顕微鏡と比べて非常に高い分解能を持ち、肉眼などでは確認できないような試料表面の微細構造を観察することができます。

原子間力顕微鏡（AFM）

Atomic force microscope

試料と探針間に働く原子間力を検出することによって試料表面の形状をナノスケールで評価することができる装置である。 試料表面を探針でなぞると、試料との間に原子間力が生じる。その力の大きさをカンチレバーの"たわみ"として検出し、 そのたわみ具合はレーザー光の反射角から精密に見積もることができる。 同様の測定ができる走査型トンネル顕微鏡(STM)に比べ、導電性のない材料にも適用可能という利点を持つ。

X線回折装置（XRD）×2

X-ray diffractometer

原子が規則的に並んだ結晶にX線が入射すると、特定の方向で強いX線が観察される、回折現象が観測できます。 これは、A，Bそれぞれの位置で散乱されるX線の光路差が、X線の波長の整数倍になっていると、波の位相が一致し、 波の振幅が大きくなるためです（ブラッグの法則）。 物質はそれぞれに特有な規則性を持つ結晶を つくることから、X線回折では物質の種類を調べることができます。 また、結晶の大きさ(結晶の秩序性)、材料中に存在する結晶の方位の分布状態(結晶配向)、結晶に掛かる残留応力の評価を行うこともできます。

X線回折装置は、結晶成長の研究において最も重要な分析装置の一つです。 当研究室では、2台のX線回折装置を所有しており、これらを活用して

カソードルミネッセンス測定装置

Cathodoluminescenece

カソードルミネッセンス(CL)法は、試料に電子線を照射した際に放出される光を検出する手法であり、さらにSEM像で位置の確認を行いながら、 任意の場所の状態分析を行うことができる分析法です。 放出される光は資料を構成する原子の価電子帯の電子が励起され、生成された正孔と電子が再結合するときに放出される光であるため、 物質の格子欠陥を観察したり、不純物のエネルギー準位、試料の歪み量などを調べることができます。 材料により得られる情報は異なりますが、空間分解能が高いため特に素子状態の評価に適しています。

自動波長走査エリプソメータ

Ellipsometer

直線偏光の光を試料に入射させ、反射した光を解析することで試料の分析を行う装置です。 入射光から反射光への偏光状態の変化を測定することにより膜厚や表面の粗さなどといった値を測定できます。 試料を傷つけることなく測定でき、また、原理的に高精度な測定が可能であるといった特徴があります。

高機能吸光光度計

Absorptiometer

特定の波長の光（単色光）を試料に当てた際に通過した光の量を測定することで試料のその波長における吸光度を求め、吸光度からバンドギャップエネルギーを求めることができます。

ノマルスキー微分干渉顕微鏡

Differential interference microscope

光学顕微鏡の光学系にノマルスキープリズムというプリズムを加えたものである。このプリズムにより、光の干渉を用いることで、 通常の光学顕微鏡では観察できないような非常に小さな試料表面の凹凸を色の変化として視覚的に、容易な操作で捉えることができる。

共焦点顕微鏡

Confocal microscope

共焦点レーザー顕微鏡は高解像度のイメージと三次元情報の再構築が可能な顕微鏡の一種です。 光を用いることにより、試料の持つ情報を非侵襲で比較的容易に取り出せるという大きなメリットを有しており、 また、発信器からの励起光にはレーザーが用いられるため試料内にきわめて小さく集光することができます。 特徴として、焦点距離がばらばらになるような厚い試料であってもボケのない像を得られます。 イメージは微小なポイント毎に撮られ、それをコンピュータで再構成して全体の画像が得られます。

ラマン分光光度計

Raman spectrophotometer

物質に光を照射すると、光と物質の相互作用により反射、屈折、吸収などのほかに散乱と呼ばれる現象が起こります。 散乱光のなかには入射した光と同じ波長の光が散乱されるレイリー散乱(弾性散乱)と、 分子振動によって入射光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱(非弾性散乱)があります。 ラマン散乱光はレイリー散乱よりも10^-6倍ほど微弱な光です。 ラマン分光光度計では、 その微弱な光を分光し、得られたラマンスペクトルにより、原子・分子レベルの構造を解析します。 結晶の解析においては、原子の結合状態、結晶性、欠陥、結晶歪み等に関する、多くの情報を得ることができます。

フォトルミネッセンス測定装置

Photoluminescence

半導体に禁制帯幅以上のエネルギーをもつ光を照射すると、結晶中に生じた過剰の電子・正孔が各種の緩和過程を経て再結合し、エネルギーを光として放出する(フォトルミネッセンス)。 PLスペクトルは材料の種類に依存するほか、材料中の不純物や欠陥の種類に大きく依存するため、PL測定は不純物や欠陥の評価方法として用いられている。 また不純物や欠陥に起因した発光の強度分布を測定することにより、結晶の均一性や欠陥の分布状況を高い分解能で評価することが可能です。

ホール効果測定装置

Hall effect measurement system

物質中に流れる電流に対して垂直方向に磁界を加えると電流と磁界に垂直な方向に電界が生じます。 この現象をホール効果といい、この現象を利用することで半導体における基本的な物性である電気伝導度、 キャリアのタイプ、キャリア密度、キャリア移動度を得ることができます。

計算サーバ（hp製）

Calculation server (hp)

第一原理量子化学シミュレーションチームが使用する計算用のサーバです。 計算プログラムとして、Materials Studio® (Accelrys社)を利用しています。

サーバ本体機種 :
コア数 : 24 cores (4 core/CPU * 6 CPU)

計算サーバ（日立製）

Calculation server (Hitachi)

第一原理量子化学シミュレーションチームが使用する計算用のサーバです。 計算プログラムとして、Materials Studio® (Accelrys社)を利用しています。

サーバ本体機種 :
コア数 : 80 cores (4 core/CPU * 20 CPU)

量子化学計算用PC端末

Terminal PC for Quantum-chemical simulation

第一原理量子化学シミュレーションチームが計算サーバのジョブ管理や計算結果の閲覧・解析・バックアップ等に利用するPC端末です。 各端末には、十分なメモリや高性能のGPUが搭載されており、快適な環境で作業を進めることができます。

流体解析用PC端末

Terminal PC for Fluid analysis

流体解析チームがモデル構築・計算処理・解析作業等に利用するPC端末です。 計算プログラムとしてSCRYU/Tetra® (CRADLE社)， 3Dモデル構築用のアプリケーションとしてRhinoceros® (McNeel社)を利用しています。