著者

田畑 仁

出版者

公益社団法人 応用物理学会

雑誌

応用物理 (ISSN:03698009)

巻号頁・発行日

vol.86, no.1, pp.12-24, 2017-01-10 (Released:2019-09-26)

参考文献数

86

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従来のエレクトロニクスデバイスでは,室温(環境熱雑音)に対して十分に高いエネルギーを投入することで,高速かつ正確な演算を実現している.これに対して生体系の行う情報処理は,熱雑音(揺らぎ)を巧妙に活用することによって,処理速度は低速であるが,熱雑音と同レベルの超低消費エネルギーで確率的に動作している.この“揺らぎ”情報処理の鍵は,環境からの“熱”エネルギーを活用する点にある.これまで“厄介者”であった“環境中の雑音(揺らぎ)エネルギー”を生かす逆転の発想による生体に学んだ超低消費電力デバイスの実現が期待される.

著者

田畑 仁

出版者

一般社団法人 表面技術協会

雑誌

表面技術 (ISSN:09151869)

巻号頁・発行日

vol.56, no.12, pp.892, 2005 (Released:2006-06-15)

参考文献数

18

被引用文献数

1 1

著者

田畑 仁 堀田 育志 土井 淳裕 川合 知二

出版者

公益社団法人 日本表面科学会

雑誌

表面科学 (ISSN:03885321)

巻号頁・発行日

vol.26, no.4, pp.200-207, 2005-04-10 (Released:2007-12-21)

参考文献数

15

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Relaxor type ferroelectrics are treasure boxes both for basic physics and practical applications. Among them, Ba(Zr, Ti)O3 is one of the candidate materials for elucidating the mechanism of relaxor phenomena. It has homo-valent B-site ions of Zr4+ and Ti4+. Therefore, there is no driving force to push the ions into ordered structure. On the other hand, it has a possibility of co-existence of multi phases (so-called pinching effect). In case of the bulk state, we have found that the relaxor behavior is strongly affected by the annealing conditions. To make clear the intrinsic parameter for the relaxor, we have demonstrated the artificial control of the positioning of the B-site ions by the superlattice technique. The stacking periodicity and the compositional combination of BaTiO3 and BaZrO3 are changed systematically with this method and the sign of the relaxor is detected.

著者

川合 知二 金井 真樹 田畑 仁 松本 卓也 SZABO Gabor LIBER Charle LIEBER Charl

出版者

大阪大学

雑誌

国際学術研究

巻号頁・発行日

1994

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レーザーアブレーション法は、誘電体、超伝導体など様々な種類の無機積層薄膜が形成でき、有力な機能性無機材料作成法である。レーザーアブレーション法をさらに発展させ、原子分子層制御無機機能性人工格子などの設計、合成に応用していくには、アブレーションのメカニズムを明らかにすることと同時に、レーザーアブレーション特有の特徴を薄膜形成に生かして新しい人工物質を実際に創成していくことが重要である。この様な背景のもとに、無機物質化学、表面界面化学で世界的に活躍しているハーバード大学Prof.Lieberグループと短パルスレーザーの科学で活躍しているハンガリー・ジェイト大学Prof.Szaboグループと川合グループが共同で「レーザーアブレーション薄膜形成のメカニズム解明と人工格子への応用の調査研究」を行った。平成6年度は、主に金属酸化物、特に強誘電体(BaTiO_3,SrTiO_3)と超電導体(Bi_2Sr_2CaCu_2O_8系)を中心にしてレーザーアブレーションのメカニズムと薄膜形成の決定要因の解明について調査研究を行った。既存のエキシマレーザーを用いて、上記物質群のアブレーションメカニズムを調べた。放出粒子の光強度依存性、及び、アブレートされた部分の微視的モルフォロジーなどからアブレーションが、主に光化学的プロセスであり、しかも内殻最高準位電子の多光子励起によって起こることが明らかになった。このメカニズムは、2つのレーザーパルスを遅延させてアブレーションさせる実験によって確認できた。アブレーションによって生成した粒子のエネルギーと薄膜表面と構造との相関を解析し、より良質の薄膜の形成要因を明らかにした。平成7年度は、レーザーアブレーションによる人工格子形成に調査研究の中心をおいた。BaTiO_3,SrTiO_3,Bi_2Sr_2CaCu_2O_8など異なったターゲットを用いて、格子定数の異なる層を積層し、強誘電体及び超伝導体の歪格子を形成した。強誘電性人工格子系では、最も誘電率の大きなBaTiO_3を基本層とし、これより格子定数の小さなSrTiO_3,CaTiO_3の層で挟んだ人工格子を作り、C軸を引き延ばすことにより、さらに大きな誘電率をもつ新物質(歪み誘電体人工格子)を形成した。又、PbTiO_3を基本層とする系でも、同様な歪みを加えることにより、分極の大きな新物質を系統的に形成して、物質の構造と特性との相関を明らかにできた。超伝導人工格子系では、Ba系超伝導体の異種元素の導入とCuO_2層数の調節を主に行った。CuO_2層数をレーザーアブレーションの原子分子層積み上げでコントロールし、その層数と超伝導転移温度との関係を調べた。その結果、金を導入した人工格子を作成できたこと、及び、その系でCuO_22層の系が安定であることを見出した。これらの無機機能性薄膜材料の設計、合成について、前年度に調査したアブレーション放出粒子のサイズ、エネルギーと各原子層分子層形成の温度、表面の平坦性の関連を調べ、高機能酸化物人工格子の形成条件を明らかにすることができた。当初計画した研究目的と研究計画については、大方計画通りに進むことができた。レーザーアブレーションのメカニズムが内殻電子の多光子過程を経ることなど重要な結果を得た。本研究の成果は、論文にまとめて公表する他、米国、及び、日本の物理学会、応用物理学会で発表した。特に、1995年度は、国内だけでなく、米国の物理学会に行き共同研究の成果を発表した。

著者

田畑 仁 佐伯 洋昌

出版者

東京大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2004

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物性“ゆらぎ"の1現象であるスピングラスは、隣り合うスピンを並行に揃えようとする強磁性相互作用と、反並行に揃えようとする反強磁性相互作用が混在した状態、つまり、“フラストレーション"と“ランダムネス"とが競合した際に生じる興味深いスピン状態である。前述したように、スピネル型結晶構造を持つフェライト化合物(FeO){Fe_2O_3}を薄膜化することにより、室温を超える高い温度でのクラスター(スピングラス)グラス材料の合成に成功した。ホップフィールドによればスピングラスを示すハミルトニアンが、脳シナプスにおける情報伝達モデルと同値とされており、スピングラスを利用した脳型素子が期待される。一方、双極子“ゆらぎ"についても、人工格子技術を用いたペロブスカイト型酸化物において、双極子グラスとも言うべきリラクサー材料を対象として、双極子ゆらぎを人工的に制御することに成功している。さらにスピン秩序と双極子秩序を併せ持つ物質(マルチフェロ材料)を、ガーネット型フェライトにおいて実現し、これをトンネルバリアとして、スピングラスと強磁性金属によりサンドイッチしたスピンTMR素子は、スピンフィルタ機能を有すると共に、外場により強誘電性による双安定ポテンシャルおよび、強磁性によるゼーマン項を利用する事で多値論理回路への適応が可能となると思われる。このように、スピンおよび双極子の協調現象および“ゆらぎ"機能を利用する事で、新しい光エレクトロニクスが期待される。