JST戦略的創造研究推進事業において，東京大学の研究グループは，開発した分割型検出器を用いて，半導体pn接合界面の電場を世界で初めて直接可視化することに成功した（ニュースリリース）。
半導体のデバイス開発では，pn接合の界面をナノスケールレベルでいかに正確に作ることができるかが重要なポイントとなる。研究グループは，新たに開発した分割型検出器を備えた走査型透過電子顕微鏡（STEM）により，pn接合に形成される電場を高空間分解能，かつ定量的に可視化することに世界で初めて成功した。
この電子顕微鏡は，現在原子1個1個を直接観察することができるレベルにまで発達している。しかしこれまで，原子が寄り集まった材料中に広がって存在する「電場」を直接観察することは極めて困難だった。この電場は，材料中の電子の流れや偏りに大きな影響を及ぼすため，その制御は半導体デバイスや発光デバイスの開発において非常に重要となる。
今回，研究グループはSTEMにより，半導体pn接合の内蔵電場観察に世界で初めて成功するとともに，その像コントラストを定量的に評価し，像のシミュレーション計算と融合することにより，その電場強度の定量検出にも成功した。
この観察では，ナノレベルに絞った電子線が，pn接合界面に形成された局所的な電場によって僅かに偏向される現象を利用しており，分割検出器によりその曲り角を検出することでpn接合界面の位置をナノスケールで正確に決定することを可能にする。
この手法は，微分位相コントラスト（DPC）法と呼ばれ，今後材料中の電磁場観察に広く応用できることが期待できる。また，pn接合での電場強度が直接可視化できることで，pn接合界面で電子や正孔がどのようにふるまうのかを予測したり，目的とするpn接合界面が実際に形成できているかどうか検証するための不可欠な手法になるという。
この技術により，半導体デバイス中のpn接合の位置，形状，電場強度を詳細に解明できるようになれば，高性能な半導体デバイス開発に必須の精密かつ効率的なキャリア（電子，正孔）制御が可能となりコンピュータ，スマートフォン，LED，太陽電池などの性能向上や省エネ化へ大きく貢献できるという。
また，顕微鏡法による電場直接観測技術は，物理化学，生命科学，電子情報工学，材料科学などの先端的基礎研究分野や半導体デバイス，表面処理技術，高分子材料，バイオ材料，電池業界などの多様な産業分野においても活用できる可能性があり，これらにおける研究開発の水準と研究開発効率を格段に向上させるものだとしている。
