まずは、次世代の半導体製造装置として期待される「スパッタエピタキシー法」の開発実績からご紹介しましょう。現在、結晶成長技術として一般的に使われているのは、化学反応を用いた化学気相成長（CVD）法です。この手法には有毒ガスを使いますが、大面積に成膜できるため、LSIの作製などに活用されています。
これに対し、塚本助教らが開発したスパッタエピタキシー法は、物理気相成長（PVD）の一つであるスパッタリング法を使って、半導体製造工程の薄膜形成技術であるエピタキシャル成長を可能にする新しい方法です。超高真空の成膜装置を使い、成膜の速度と温度を独立に制御できるため、多様な種類のデバイスを作製できるのが大きな特徴です。スパッタ法の利点である大面積の成膜も可能です。さらに有毒ガスを使わない上、原料の利用効率も高いという環境に優しい手法であることも強みです。
スパッタ法は通常は酸化膜や電極の作製に使われることが多く、超高真空環境ではあまり利用されません。しかし、真空度を高めて成膜することによって、高品質なエピタキシャル成長膜を大面積に作製できるようになったそうです。

塚本助教はこのスパッタエピタキシー法に、新しい半導体材料であるシリコン・ゲルマニウム・すずを適用して実際にデバイスを試作しました。一般に無線通信用の高周波素子には、シリコン単体よりも性能の高いシリコン・ゲルマニウムが使われますが、次世代のICTデバイス向けに、そこにすずを加えた新材料が近年注目されています。このシリコン・ゲルマニウム・すずは格子整合性が高く、異種の材料同士を低欠陥で接合できることに加え、直接遷移型であるため高効率の発光素子材料としても期待できます。また高い性能（移動度）も特徴です。 ゲルマニウム基板上に、シリコン・ゲルマニウム・すずとゲルマニウムを積層した量子井戸構造を形成し、無線通信で使われる共鳴トンネルダイオードを作製したところ、その特性である「量子効果」を確認し、動作を実証できました。新しい製造装置と新しい材料の融合によって生まれた新規のデバイスで、実用の可能性を見いだした成果といえます。

また、この半導体製造向けとは別に、スパッタ技術を炭素材料にも応用しています。例えば、シリコン基板の絶縁膜（シリコン酸化膜）上の一部にナノスケール（ナノは10億分の1）の炭素材料であるグラフェンを乗せ、スパッタリングで基板全体にゲルマニウムを形成します。すると、グラフェンを乗せた部分だけに、選択的にゲルマニウムの薄膜を形成できることが分かりました。「絶縁膜上に任意の材料、および任意の形状の薄膜をボトムアップ的に集積できる新しい方法になる」と、塚本助教はその応用の広がりを期待しています。