牧本研究室では、半導体に興味のある学生を歓迎します。また、新しい半導体やナノ構造を作る装置を複数の学生で使いますので、就職活動や就職後に必要な能力であるチームワークやコミュニケーション能力を身に付けたい、あるいは、これらの能力に磨きをかけたいと考えている学生を歓迎します。
牧本研究室では、新しい半導体、および、新しい半導体を使ったナノ構造（微細構造）に注目して研究を進めています。そこで、牧本研究室の学生は、このような新しい半導体やナノ構造を自分自身で設計して、これらの構造を作っています。そして、新しい半導体の特性を明らかにすること、さらには、量子力学に関連する新しい現象を創り出すことを目指して研究を行っています。このように、牧本研究室では、新しいGaAs系半導体や新規薄膜材料の研究を行っています。これらの研究について以下に詳しく説明します。

(1) GaAs系半導体に関する研究
GaAs系半導体は、ナノ構造の一つである超格子構造（とても薄い2種類の薄膜を交互に積層した構造）を作るのに適した半導体材料です。牧本研究室では、このような超格子構造を使って量子効果を自由自在に制御することにより、今までには知られていなかった新しい現象を発生させることを目指しています。例えば、超格子構造中では、励起子と呼ばれる電子と正孔のペアが室温でも安定に存在します。したがって、この励起子を利用すれば、 図1：とても薄い2種類の薄膜を交互に積層した超格子構造（ナノ構造の一つ） 図2：新しい半導体やナノ構造を作るためのMBE装置 従来の太陽電池よりも高い効率を持つ太陽電池を作ることが期待できます。

(2) 新規薄膜材料に関する研究
電気自動車やエアコンなどに使われるトランジスタでは、大きな電力を取り扱います。このように大きな電力を取り扱う技術分野は、パワーエレクトロニクスと呼ばれています。ここで、バンドギャップエネルギーの大きなGa₂O₃系半導体を使えば、出力の高いトランジスタを作ることができます。したがって、パワーエレクトロニクスの分野において、Ga₂O₃系半導体で作った高出力トランジスタを使えば、大きな省エネルギー効果が期待できます。
また、温度によって抵抗率が変化する材料では、抵抗率を測定することによって、温度を測定することができます。このため、温度によって抵抗率が大きく変化する材料を使えば、精度の高いサーミスタ（温度計）を作ることができます。TiAlN薄膜の抵抗値は温度によって大きく変化しますので、精度の高いサーミスタへ応用されることが期待されています。ここで、パワーエレクトロニクスでは大きな電力を取り扱いますので、ジュール熱によってトランジスタの温度が高くなります。このようにトランジスタの温度が高くなった場合には、トランジスタが誤動作する、あるいは、故障する恐れがあります。このため、TiAlNなどの薄膜サーミスタを使って温度を正確に測定することにより、トランジスタの温度を制御することができれば、誤動作する、あるいは、故障する恐れが無くなります。このように、薄膜サーミスタは、パワーエレクトロニクス分野において必要不可欠なデバイスとなります。

(3) 半導体薄膜製造装置
理論的に予想される新しい量子現象を実際に発生させるためには、原子のレベルで物質を制御することによって、新しい半導体やナノ構造を作らなければなりません。このような目的を達成するための装置が分子線エピタキシー（MBE）装置です。牧本研究室には、GaAs系半導体を作るためのMBE装置があります。そして、学生が作った新しい構造を評価する装置も数多くありますので、インパクトの高い研究を行う環境が整っています。