2024/03/31 更新

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スズキ ヒロオ
鈴木 弘朗
SUZUKI Hiroo
所属
環境生命自然科学学域 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • PhD ( 東北大学 )

研究キーワード

  • 量子伝導

  • グラフェン

  • ナノエレクトロニクス

  • プラズマCVD

  • ナノカーボン

研究分野

  • 自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系  / 量子伝導

  • ナノテク・材料 / ナノ材料科学

  • エネルギー / プラズマ応用科学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 電気電子材料工学

学歴

  • 東北大学     Department of electronic engineering

    2013年4月 - 2018年3月

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経歴

  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   助教

    2020年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 独立行政法人日本学術振興会   海外特別研究員 (RWTH Aachen University, Germany)

    2018年4月 - 2020年3月

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  • 独立行政法人日本学術振興会   特別研究員

    2016年4月 - 2018年3月

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  • 東北大学MIT派遣プロジェクト   Nanomaterials and Electronics Group, MIT (Prof. Jing Kong)

    2015年11月 - 2015年12月

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  • 東北大学   学際高等研究教育院   博士研究教育院生

    2015年4月 - 2018年3月

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所属学協会

  • フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会

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  • 応用物理学会

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論文

  • Intermediate State between MoSe2 and Janus MoSeS during Atomic Substitution Process

    Hiroo Suzuki, Yijun Liu, Masaaki Misawa, Chiyu Nakano, Yingzhe Wang, Ryo Nakano, Kentaro Ishimura, Kenji Tsuruta, Yasuhiko Hayashi

    Nano Letters   2023年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00972

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  • Self-Limiting Growth of Monolayer Tungsten Disulfide Nanoribbons on Tungsten Oxide Nanowires

    Hiroo Suzuki, Misaki Kishibuchi, Masaaki Misawa, Kazuma Shimogami, Soya Ochiai, Takahiro Kokura, Yijun Liu, Ryoki Hashimoto, Zheng Liu, Kenji Tsuruta, Yasumitsu Miyata, Yasuhiko Hayashi

    ACS Nano   2023年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsnano.3c01608

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  • Surface Diffusion-Limited Growth of Large and High-Quality Monolayer Transition Metal Dichalcogenides in Confined Space of Microreactor

    Hiroo Suzuki, Ryoki Hashimoto, Masaaki Misawa, Yijun Liu, Misaki Kishibuchi, Kentaro Ishimura, Kenji Tsuruta, Yasumitsu Miyata, Yasuhiko Hayashi

    ACS Nano   16 ( 7 )   11360 - 11373   2022年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsnano.2c05076

    PubMed

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  • Phenolphthalein: A Potent Small-Molecule Additive for High-Performance and Ambient-Air-Stable FAPbI3 Perovskite Solar Cells

    Hytham Elbohy, Hiroo Suzuki, Takeshi Nishikawa, Aung Ko Ko Kyaw, Yasuhiko Hayashi

    ACS Applied Energy Materials   2024年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsaem.4c00158

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  • N‐DMBI Doping of Carbon Nanotube Yarns for Achieving High n‐Type Thermoelectric Power Factor and Figure of Merit 査読

    Hiroo Suzuki, Jun Kametaka, Shinya Nakahori, Yuichiro Tanaka, Mizuki Iwahara, Haolu Lin, Sergei Manzhos, Aung Ko Ko Kyaw, Takeshi Nishikawa, Yasuhiko Hayashi

    Small Methods   2024年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    The application of carbon nanotube (CNT) yarns as thermoelectric materials for harvesting energy from low‐grade waste heat including that generated by the human body, is attracting considerable attention. However, the lack of efficient n‐type CNT yarns hinders their practical implementation in thermoelectric devices. This study reports efficient n‐doping of CNT yarns, employing 4‐(1, 3‐dimethyl‐2, 3‐dihydro‐1H‐benzimidazole‐2‐yl) phenyl) dimethylamine (N‐DMBI) in alternative to conventional n‐dopants, with o‐dichlorobenzene emerging as the optimal solvent. The small molecular size of N‐DMBI enables highly efficient doping within a remarkably short duration (10 s) while ensuring prolonged stability in air and at high temperature (150 °C). Furthermore, Joule annealing of the yarns significantly improves the n‐doping efficiency. Consequently, thermoelectric power factors (PFs) of 2800, 2390, and 1534 µW m−1 K−2 are achieved at 200, 150, and 30 °C, respectively. The intercalation of N‐DMBI molecules significantly suppresses the thermal conductivity, resulting in the high figure of merit (ZT) of 1.69×10−2 at 100 °C. Additionally, a π‐type thermoelectric module is successfully demonstrated incorporating both p‐ and n‐doped CNT yarns. This study offers an efficient doping strategy for achieving CNT yarns with high thermoelectric performance, contributing to the realization of lightweight and mechanically flexible CNT‐based thermoelectric devices.

    DOI: 10.1002/smtd.202301387

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  • Benzophenone: A Small Molecule Additive for Enhanced Performance and Stability of Inverted Perovskite Solar Cells. 査読 国際誌

    Hytham Elbohy, Hiroo Suzuki, Takeshi Nishikawa, Thiri Htun, Kosei Tsutsumi, Chiyu Nakano, Aung Ko Ko Kyaw, Yasuhiko Hayashi

    ACS applied materials & interfaces   2023年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In this study, we investigated the impact of benzophenone (BP), a small molecule additive, on the performance and stability of inverted perovskite solar cells (PSCs). Specifically, we introduced BP into the perovskite precursor solution of FAPbI3 to fabricate PSCs with an ITO/PEDOT:PSS/BP:FAPbI3/PCBM/C60/PCB/Ag architecture. The incorporation of BP with an optimum concentration of 2 mg mL-1 significantly enhanced the power conversion efficiency (PCE) of the inverted PSC from 13.12 to 18.84% with negligible hysteresis. Notably, the BP-based PSCs retained ∼90% of their initial PCE after being stored in ambient air with 30% relative humidity at 25 °C for 700 h. In contrast, control devices showed rapid degradation, retaining only 30% of their initial value within 300 h under the same conditions. We attributed the superior performance and stability of the BP-based PSCs to the grain boundary passivation of the perovskite film. The improvement was mainly attributed to the intermolecular interaction between the O-donor Lewis base BP material and both Pb2+ and FA+ in FAPbI3. This effectively suppresses trap-assisted recombination and promotes the conversion of the δ-phase to photoactive and stable α-phase FAPbI3. Overall, our findings suggest that BP is a promising additive for improving the performance and stability of inverted PSCs.

    DOI: 10.1021/acsami.3c09835

    PubMed

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  • Mixed-halide copper-based perovskite R2Cu(Cl/Br)(4) with different organic cations for reversible thermochromism 査読

    Amr Elattar, Kosei Tsutsumi, Hiroo Suzuki, Takeshi Nishikawa, Aung Ko Ko Kyaw, Yasuhiko Hayashi

    NEW JOURNAL OF CHEMISTRY   46 ( 45 )   21737 - 21745   2022年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    Two-dimensional (2D) hybrid perovskites have exhibited multiple features owing to their multiple quantum well structure. Here, we show the synthesis and characterization of 2D mixed-halide Cu-based perovskite crystals, R2Cu(Cl/Br)(4), with three different alkyl chains, where R is methyl, butyl, or hexyl ammonium cations. Exfoliated perovskite flakes exhibit reversible thermochromism with changes in color darkness with temperature variation. Differential scanning calorimetry and temperature-dependent X-ray diffraction measurements reveal that the thermochromic behavior mechanism of R2Cu(Cl/Br)(4) depends on the nature of the alkyl chain.

    DOI: 10.1039/d2nj04693h

    Web of Science

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  • Characteristics of Vertical Ga2O3 Schottky Junctions with the Interfacial Hexagonal Boron Nitride Film 査読

    Venkata Krishna Rao Rama, Ajinkya K. Ranade, Pradeep Desai, Bhagyashri Todankar, Golap Kalita, Hiroo Suzuki, Masaki Tanemura, Yasuhiko Hayashi

    ACS Omega   7 ( 30 )   26021 - 26028   2022年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsomega.2c00506

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  • Enhancement of the mechanical and thermal transport properties of carbon nanotube yarns by boundary structure modulation 査読

    Ryo Shikata, Hiroo Suzuki, Yuta Hayashi, Taisuke Hasegawa, Yuho Shigeeda, Hirotaka Inoue, Wataru Yajima, Jun Kametaka, Mitsuaki Maetani, Yuichiro Tanaka, Takeshi Nishikawa, Satoshi Maeda, Yasuhiko Hayashi, Masaki Hada

    NANOTECHNOLOGY   33 ( 23 )   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing Ltd  

    Carbon nanotubes (CNTs) exhibit extremely high nanoscopic thermal/electrical transport and mechanical properties. However, the macroscopic properties of assembled CNTs are significantly lower than those of CNTs because of the boundary structure between the CNTs. Therefore, it is crucial to understand the relationship between the nanoscopic boundary structure in CNTs and the macroscopic properties of the assembled CNTs. Previous studies have shown that the nanoscopic phonon transport and macroscopic thermal transport in CNTs are improved by Joule annealing because of the improved boundary Van-der-Waals interactions between CNTs via the graphitization of amorphous carbon. In this study, we investigate the mechanical strength and thermal/electrical transport properties of CNT yarns with and without Joule annealing at various temperatures, analyzing the phenomena occurring at the boundaries of CNTs. The obtained experimental and theoretical results connect the nanoscopic boundary interaction of CNTs in CNT yarns and the macroscopic mechanical and transport properties of CNT yarns.

    DOI: 10.1088/1361-6528/ac57d5

    Web of Science

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  • Single Crystals of Mixed-Cation Copper-Based Perovskite with Trimodal Bandgap Behavior 査読

    Amr Elattar, Wenhui Li, Hiroo Suzuki, Takashi Kambe, Takeshi Nishikawa, Aung Ko Ko Kyaw, Yasuhiko Hayashi

    CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL   28 ( 26 )   2022年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-V C H VERLAG GMBH  

    Two-dimensional (2D) hybrid perovskites with novel functionalities and structural diversity are a perfect platform for emerging optoelectronic devices such as photodetectors, light-emitting diodes, and solar cells. Here, we demonstrate that excess concentration of Cesium bromide (CsBr) is key to the formation of easily exfoliated 2D Cs2Cu(Cl/Br)(4) perovskite crystal. Furthermore, by employing this trick to 2D perovskite MA(2)Cu(Cl/Br)(4) (MA=methylammonium), we achieve a phase-pure easily exfoliated 2D mixed-cation (MA/Cs)(2)Cu(Cl/Br)(4) perovskite crystal, which exhibits reduced bandgap (1.53 eV) with ferromagnetic behavior and photovoltaic property. The resultant mixed-cation structured device reveals enhanced efficiency compared to all MA and all Cs counterparts. These findings demonstrate the importance of cation-engineering in developing innovative materials with novel properties.

    DOI: 10.1002/chem.202104316

    Web of Science

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  • Highly Oriented Carbon Nanotube Supercapacitors 査読

    Kohei Komatsubara, Hiroo Suzuki, Hirotaka Inoue, Misaki Kishibuchi, Shona Takahashi, Tatsuki Marui, Shigeyuki Umezawa, Tomohiro Nakagawa, Kyohei Nasu, Mitsuaki Maetani, Yuichiro Tanaka, Miyato Yamada, Takeshi Nishikawa, Yoshifumi Yamashita, Masaki Hada, Yasuhiko Hayashi

    ACS Applied Nano Materials   5 ( 1 )   1521 - 1532   2022年1月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    The demand for supercapacitors (SCs) with high capacitance, high charge-discharge rate, and long lifespan has been increasing because of the rapid development of wearable devices. In particular, flexible and durable SCs are essential for applications in wearable devices. A reasonable strategy to achieve such SCs involves the design and fabrication of SCs with flexible materials. In this study, we present a flexible SC with highly oriented carbon nanotube (CNT) sheets, which exhibit all the component functions of SCs: activated materials, conductive materials, and current collectors. Repeated bending tests validated the robustness of the flexible SCs. The SCs demonstrated extremely high durability with >99.9% capacitance retention after 50 000 bending cycles. Furthermore, we observed that the orientation angle of the CNT sheets with respect to the current flow direction (theta) was crucial for determining the performance of SCs. The SCs with CNT sheets oriented in the current flow direction (theta = 0 degrees) showed a higher scan rate and robustness than those with other CNT sheet orientations (theta = 45 or 90 degrees), because of the ease of access of charge carriers to the electrodes of the entire CNT sheet. Well-designed flexible and durable CNT-SCs can drastically improve the performance of future flexible devices.

    DOI: 10.1021/acsanm.1c04236

    Web of Science

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  • Copper-incorporation for polytypism and bandgap engineering of MAPbBr3 perovskite thin films with enhanced near-Infrared photocurrent-response 査読

    Amr Elattar, Jiban Kangsabanik, Kodai Nakao, Kosei Tsutsumi, Hiroo Suzuki, Takeshi Nishikawa, Kristian S. Thygesen, Yasuhiko Hayashi

    Materials Chemistry Frontiers   6 ( 18 )   2690 - 2702   2022年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Formation of secondary phase polytypes through incorporation of copper into MAPbBr3 perovskite yields bandgap reduction with generation of near-IR photocarriers.

    DOI: 10.1039/d2qm00491g

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  • Structure modulation for bandgap engineered vacancy-ordered Cs3Bi2Br9 perovskite structures through copper alloying 査読

    Amr Elattar, Libor Kobera, Jiban Kangsabanik, Hiroo Suzuki, Sabina Abbrent, Takeshi Nishikawa, Kristian S. Thygesen, Jiri Brus, Yasuhiko Hayashi

    Journal of Materials Chemistry C   10 ( 35 )   12863 - 12872   2022年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Light absorption enhancement was achieved through structure modulation of the Cs3Bi2Br9 perovskite crystal via Cu-alloying. The Cs3Bi2Br9 perovskite retains its matrix structure with homogeneously distributed Cs2CuBr4 large domains.

    DOI: 10.1039/d2tc01762h

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  • Temperature-dependent device properties of γ-CuI and β-Ga2O3 heterojunctions 査読

    Rama Venkata Krishna Rao, Ajinkya K. Ranade, Pradeep Desai, Golap Kalita, Hiroo Suzuki, Yasuhiko Hayashi

    SN Applied Sciences   3 ( 10 )   2021年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <sec>
    <title>Abstract</title>
    Temperature-dependent studies of Ga2O3-based heterojunction devices are important in understanding its carrier transport mechanism, junction barrier potential, and stability at higher temperatures. In this study, we investigated the temperature-dependent device characteristics of the p-type γ-copper iodide (γ-CuI)/n-type β-gallium oxide (β‐Ga2O3) heterojunctions, thereby revealing their interface properties. The fabricated γ-CuI/β-Ga2O3 heterojunction showed excellent diode characteristics with a high rectification ratio and low reverse saturation current at 298 K in the presence of a large barrier height (0.632 eV). The temperature-dependent device characteristics were studied in the temperature range 273–473 K to investigate the heterojunction interface. With an increase in temperature, a gradual decrease in the ideality factor and an increase in the barrier height were observed, indicating barrier inhomogeneity at the heterojunction interface. Furthermore, the current–voltage measurement showed electrical hysteresis for the reverse saturation current, although it was not observed for the forward bias current. The presence of electrical hysteresis for the reverse saturation current and of the barrier inhomogeneity in the temperature-dependent characteristics indicates the presence of some level of interface states for the γ-CuI/β‐Ga2O3 heterojunction device. Thus, our study showed that the electrical hysteresis can be correlated with temperature-dependent electrical characteristics of the β‐Ga2O3-based heterojunction device, which signifies the presence of surface defects and interface states.


    </sec><sec>
    <title>Article Highlights</title>
    <list list-type="bullet">
    <list-item>
    We revealed the interface properties of p-type γ-copper iodide (γ-CuI) and n-type β-gallium oxide (β-Ga2O3) heterojunction.


    </list-item>
    <list-item>
    The developed heterostructure showed a large barrier height (0.632 eV) at the interface, which is stable at a temperature as high as 473 K.


    </list-item>
    <list-item>
    We confirmed the current transport mechanism at the interface of the heterojunction by analyzing the temperature dependent current–voltage characterization.


    </list-item>
    </list>


    </sec><sec>
    <title>Graphic abstract</title>

    </sec>

    DOI: 10.1007/s42452-021-04774-3

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s42452-021-04774-3/fulltext.html

  • Memristive Behavior in One-Dimensional Hexagonal Boron Nitride/Carbon Nanotube Heterostructure Assemblies 査読

    Hiroo Suzuki, Misaki Kishibuchi, Kazuma Shimogami, Mitsuaki Maetani, Kyohei Nasu, Tomohiro Nakagawa, Yuichiro Tanaka, Hirotaka Inoue, Yasuhiko Hayashi

    ACS Applied Electronic Materials   3 ( 8 )   3555 - 3566   2021年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsaelm.1c00472

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  • Single crystal of two-dimensional mixed-halide copper-based perovskites with reversible thermochromism 査読

    Amr Elattar, Hiroo Suzuki, Ryuji Mishima, Kodai Nakao, Hiromi Ota, Takeshi Nishikawa, Hirotaka Inoue, Aung Ko Ko Kyaw, Yasuhiko Hayashi

    Journal of Materials Chemistry C   9 ( 9 )   3264 - 3270   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    <p>Facile synthesis of single crystal of two-dimensional mixed-halide copper-based perovskites with tunable band gaps and their capability of exfoliation and reversible thermochromism.</p>

    DOI: 10.1039/d0tc04307a

    Web of Science

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  • A mechanistic investigation of moisture-induced degradation of methylammonium lead iodide 査読

    Masaki Hada, Md. Abdullah Al Asad, Masaaki Misawa, Yoichi Hasegawa, Ryota Nagaoka, Hiroo Suzuki, Ryuji Mishima, Hiromi Ota, Takeshi Nishikawa, Yoshifumi Yamashita, Yasuhiko Hayashi, Kenji Tsuruta

    Applied Physics Letters   117 ( 25 )   253304 - 253304   2020年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    DOI: 10.1063/5.0021338

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  • Phonon transport probed at carbon nanotube yarn/sheet boundaries by ultrafast structural dynamics 査読

    Masaki Hada, Kotaro Makino, Hirotaka Inoue, Taisuke Hasegawa, Hideki Masuda, Hiroo Suzuki, Keiichi Shirasu, Tomohiro Nakagawa, Toshio Seki, Jiro Matsuo, Takeshi Nishikawa, Yoshifumi Yamashita, Shin-ya Koshihara, Vlad Stolojan, S. Ravi P. Silva, Jun-ichi Fujita, Yasuhiko Hayashi, Satoshi Maeda, Muneaki Hase

    CARBON   170   165 - 173   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Modern integrated devices and electrical circuits have often been designed with carbon nanostructures, such as carbon nanotubes (CNTs) and graphene due to their high thermal and electrical transport properties. These transport properties are strongly correlated to their acoustic phonon and carrier dynamics. Thus, understanding the phonon and carrier dynamics of carbon nanostructures in extremely small regions will lead to their further practical applications. Here, we demonstrate ultrafast time-resolved electron diffraction and ultrafast transient spectroscopy to characterize the phonon and carrier dynamics at the boundary of quasi-one-dimensional CNTs before and after Joule annealing. The results from ultrafast time-resolved electron diffraction show that the CNTs after Joule annealing reach the phonon equilibrium state extremely fast with a timescale of 10 ps, which indicates that thermal transport in CNTs improves following Joule annealing. The methodology described in this study connects conventional macroscopic thermo- and electrodynamics to those at the nanometer scale. Realistic timescale kinetic simulations were performed to further elaborate on the phenomena that occur in CNTs during Joule annealing. The insights obtained in this study are expected to pave the way to parameterize the unexplored thermal and electrical properties of carbon materials at the nanometer scale. (C) 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2020.08.026

    Web of Science

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  • Enhanced Thermoelectric Performance of As-Grown Suspended Graphene Nanoribbons 査読

    Q.-Y. Li, T. Feng, W. Okita, Y. Komori, H. Suzuki, T. Kato, T. Kaneko, T. Ikuta, X. Ruan, and K. Takahashi

    ACS nano   13 ( 8 )   9182 - 9189   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Conventionally, graphene is a poor thermoelectric material with a low figure of merit (ZT) of 10(-4-)-10(-3). Although nanostructuring was proposed to improve the thermoelectric performance of graphene, little experimental progress has been accomplished. Here, we carefully fabricated as -grown suspended graphene nanoribbons with quarter micron length and similar to 40 nm width. The ratio of electrical to thermal conductivity was enhanced by 1-2 orders of magnitude, and the Seebeck coefficient was several times larger than bulk graphene, which yielded record -high ZT values up to similar to 0.1. Moreover, we observed a record -high electronic contribution of similar to 20% to the total thermal conductivity in the nanoribbon. Concurrent phonon Boltzmann transport simulations reveal that the reduction of lattice thermal conductivity is mainly attributed to quasi -ballistic phonon transport. The record -high ratio of electrical to thermal conductivity was enabled by the disparate electron and phonon mean free paths as well as the clean samples, and the enhanced Seebeck coefficient was attributed to the band gap opening. Our work not only demonstrates that electron and phonon transport can be fundamentally tuned and decoupled in graphene but also indicates that graphene with appropriate nanostructures can be very promising thermoelectric materials.

    DOI: 10.1021/acsnano.9603521

    Web of Science

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  • Highly Stable Persistent Photoconductivity with Suspended Graphene Nanoribbons 査読

    Suzuki Hiroo, Ogura Noritada, Kaneko Toshiro, Kato Toshiaki

    SCIENTIFIC REPORTS   8   2018年8月

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  • Wafer-scale fabrication and growth dynamics of suspended graphene nanoribbon arrays 査読

    Hiroo Suzuki, Toshiro Kaneko, Yasushi Shibuta, Munekazu Ohno, Yuki Maekawa, Toshiaki Kato

    NATURE COMMUNICATIONS   7   2016年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Adding a mechanical degree of freedom to the electrical and optical properties of atomically thin materials can provide an excellent platform to investigate various optoelectrical physics and devices with mechanical motion interaction. The large scale fabrication of such atomically thin materials with suspended structures remains a challenge. Here we demonstrate the wafer-scale bottom-up synthesis of suspended graphene nanoribbon arrays (over 1,000,000 graphene nanoribbons in 2 x 2 cm(2) substrate) with a very high yield (over 98%). Polarized Raman measurements reveal graphene nanoribbons in the array can have relatively uniform-edge structures with near zigzag orientation dominant. A promising growth model of suspended graphene nanoribbons is also established through a comprehensive study that combined experiments, molecular dynamics simulations and theoretical calculations with a phase-diagram analysis. We believe that our results can contribute to pushing the study of graphene nanoribbons into a new stage related to the optoelectrical physics and industrial applications.

    DOI: 10.1038/ncomms11797

    Web of Science

    J-GLOBAL

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  • Large Scale Fabrication of Suspended Graphene Nanoribbon Arrays 査読

    Hiroo Suzuki, Toshiaki Kato, Toshiro Kaneko

    2016 COMPOUND SEMICONDUCTOR WEEK (CSW) INCLUDES 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDIUM PHOSPHIDE & RELATED MATERIALS (IPRM) & 43RD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPOUND SEMICONDUCTORS (ISCS)   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

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  • Improvement of electrical device performances for graphene directly grown on a SiO2 substrate by plasma chemical vapor deposition 査読

    Hiroo Suzuki, Toshiaki Kato, Toshiro Kaneko

    Plasma and Fusion Research   9 ( 9 )   1206079 - Hiroo Suzuki   2014年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research  

    The electrical device performances of graphene directly grown on a SiO2 substrate have been improved through the precise adjustment of growth conditions such as growth temperature and growth time in plasma chemical vapor deposition (CVD). Only at the suitable combination of growth time and temperature, high quality and uniform graphene sheet can be directly grown on a SiO2 substrate. Forward and reverse sweeps of sourcedrain current (Ids) vs. gate bias voltage (Vgs) showed small hysteresis, possibly caused by the clean surface of the graphene device fabricated by plasma CVD, a technique that did not involve any transfer. Four-point probe measurements to evaluate the intrinsic sheet resistance of the fabricated graphene showed its value to be 170 - 200 Ω/sq, a value much lower than that of graphene directly grown on SiO2 substrate by other techniques. This low sheet resistance possibly originated from the high quality of graphene obtained by plasma CVD. These observations suggest that graphene directly grown on SiO2 substrate by plasma CVD should be a very promising candidate for fabrication of graphene-based high-performance electrical devices.

    DOI: 10.1585/pfr.9.1206079

    Scopus

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  • Catalyst-Free Growth of High-Quality Graphene by High-Temperature Plasma Reaction 査読

    T. Kato, M. Morikawa, H. Suzuki, B. Xu, R. Hatakeyama, T. Kaneko

    Nanoscience & Technology   1 ( 1 )   01-1 - 01-4   2013年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Fabrication of Au Nanoparticle- Decorated Standing Graphene 査読

    T. Kato, B. Xu, H. Suzuki, T. Kaneko

    JSM Nanotechnology & Nanomedicine   1 ( 3 )   1018-1 - 1018-3   2013年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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MISC

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講演・口頭発表等

  • カーボンナノチューブ構造体へのボロンナイトライド直接合成とヘテロ界面に由来するメモリスティブな電気特性

    岸淵美咲, 那須郷平, 前谷光顕, 田中佑一郎, 林靖彦, 鈴木弘朗

    2021年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部合同学術講演会  2021年7月31日 

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  • カーボンナノチューブによる植物生体センサシステムの構築

    山田雅人, 鈴木弘朗, 西川亘, 持田恵一, 平山隆志, 林靖彦

    2021年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部合同学術講演会  2021年7月31日 

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  • Large crystal growth of MoS2 by Vapor-solid-liquid method with stacked growth substrates

    Ryoki Hashimoto, Liu Yijun, Misaki Kishibuchi, Yasumitu Miyata, Yasuhiko Hayashi, Hiroo Suzuki

    International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials  2021年6月 

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  • One-dimensional WS2 growth by salt-assisted chemical vapor deposition

    Hiroo Suzuki, Misaki Kishibuchi, Liu Zheng, Yasumitsu Miyata, Yasuhiko Hayashi

    International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials  2021年6月 

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  • Study on origin of memristive behavior in hBN-grown CNT assemblies

    Misaki Kishibuchi, Kyohei Nasu, Mitsuaki Maetani, Yuichiro Tanaka, Yasuhiko Hayashi, Hiroo Suzuki

    International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials  2021年6月 

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  • Growth of hBN on CNT assemblies and their memristive behavior

    Misaki Kishibuchi, Kazuma Shimogami, Hirotaka Inoue, Kyohei Nasu, Tomohiro Nakagawa, Mitsuaki Maetani, Yuichiro Tanaka, Yasuhiko Hayashi, Hiroo Suzuki

    第60回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム  2021年3月 

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  • One-dimensional growth of WS2 by chemical vapor deposition

    Kazuma Shimogami, Misaki Kishibuchi, Hirotaka Inoue, Liu Zheng, Yasumitsu Miyata, Yasuhiko Hayashi, Hiroo Suzuki

    第60回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム  2021年3月 

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受賞

  • 研究奨励賞

    2023年12月   高柳健次郎財団   次世代電子デバイスに向けた大面積二次元半導体結晶の合成

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  • 大澤奨励賞

    2023年9月   フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会   Growth of monolayer WS2 nanoribbons on WxOy nanowires

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  • 若手奨励賞

    2018年3月   第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム   Wafer-scale integration of suspended graphene nanoribbons for non-volatile optical memory application

    鈴木 弘朗

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  • 若手学会発表賞/

    2016年12月   プラズマ・核融合学会/   急速加熱プラズマCVD成長架橋グラフェンナノリボンの合成機構解明と 光電子デバイス応用/

    鈴木 弘朗

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  • 第41回(2016年秋季)応用物理学会講演奨励賞/

    2016年9月   応用物理学会/   架橋グラフェンナノリボンアレイのウェハースケール高集積化合成/

    鈴木 弘朗

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  • The 62nd JSAP Spring Meeting, 2015 Poster Award/

    2015年4月   応用物理学会/   プラズマCVDによるグラフェンナノリボンの架橋合成機構

    鈴木 弘朗, 加藤 俊顕, 金子 俊郎

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  • Award for Encouragement of Research in the 24th Annual Meeting of MRSJ Symposium A/

    2015年1月   The material research society of Japan (MRSJ)/   High yield synthesis of graphene nanoribbon by plasma CVD

    鈴木 弘朗

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 原子層半導体ナノリボンの配列成長に向けた要素技術の研究

    研究課題/領域番号:JPMJPR23HB  2023年10月 - 2024年03月

    国立研究開発法人 科学技術振興機構  さきがけ(特定課題調査) 

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  • 二次元半導体単結晶の産業応用に向けた超大面積合成手法の 開発

    2023年06月 - 2024年02月

    岡山県  令和4年度特別電源所在県科学技術振興事業 

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  • 閉じ込め空間による超大面積二次元半導体の合成

    研究課題/領域番号:23K13633  2023年04月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    鈴木 弘朗

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

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  • 一次元ヘテロ物質構造体の内部構造解析とメモリスティブな電気特性の解明

    2022年04月 - 2023年03月

    公益財団法人 池谷科学技術振興財団  2022年度 研究助成 

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:1500000円

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  • 一次元ヘテロ物質バルク構造体のメモリスティブな電気伝導特性の解明

    2022年03月 - 2023年04月

    公益信託 小澤・吉川記念エレクトロニクス研究助成金 

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2000000円

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  • 高効率熱電発電を実現するカーボンナノチューブ糸の材料設計・制御技術の開拓

    研究課題/領域番号:21H01371  2021年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    林 靖彦, 鈴木 弘朗

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

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  • 一次元構造をもつ原子層半導体の合成と光電子物性解明

    研究課題/領域番号:21K14497  2021年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    鈴木 弘朗

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本年度は,一次元構造をもつ遷移金属ダイカルコゲナイドのWS2の結晶構造解析,成長機構,光電子物性について調査を行った.以下の研究から,WS2ナノリボン構造を
    (1) 一次元WS2の結晶構造解析:研究開始当初,単層WS2に由来する光学特性をもつ一次元構造の物質が得られていたが,その結晶構造は不明であった.そこで透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて構造解析を行った.サンプル直上からの走査型TEM(STEM)観察と元素分析を行った結果,酸化タングステン(WxOy)ナノワイヤの存在が明らかになった.また,サンプル断面のSTEM像からWxOyナノワイヤ上に単層のWS2ナノリボンが成長していることを明らかにした.
    (2)WS2ナノリボンの成長機構:WS2ナノリボンの大面積ラマン,フォトルミネッセンス(PL)スペクトルマッピングを行った結果,非常に高い歩留まり単層が成長していることが明らかになった.また,合成温度に対して,非常に広い範囲で単層が得られることが分かった.この単層が選択的に得られる現象を,WS2のWxOy上における自己制限成長(Self-limitning growth)によるものとしてモデル化した.
    (3) WS2ナノリボンの光電子物性:WxOyナノワイヤ上のWS2ナノリボンの光電子物性を,光学特性と電気伝導特性から調査した.偏光レーザ光を用いたラマン,PL測定から,WS2ナノリボンの一次元構造に由来する偏光特性を観測した.また,高空間分解のPL測定から,ナノリボンエッジと内部のPL特性の違いを発見した.またWxOyナノワイヤからのドーピングが示唆された.さらに,電気伝導の温度依存から導出した活性化エネルギーからも,WS2ナノリボンがナノワイヤ上でドーピングの効果を受けていることが推測され,PLの結果と一致した.

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  • リモートコミュニケーションデバイス筐体のための高い耐環境性をもつ超強度カーボンナノチューブ紡績糸の開発

    2021年04月 - 2022年03月

    科学技術振興機構(JST)  研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP) 

    鈴木 弘朗

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  • 半導体原子層物質のプラズマを用いた低温・高速合成

    2021年04月 - 2022年03月

    矢崎科学技術振興財団  2021年度 矢崎科学技術振興財団 研究助成 

    鈴木 弘朗

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  • プラズマ有機金属化学気相成長の3ゾーン化による二次元半導体の低温・高速成長

    2021年04月 - 2022年02月

    公益財団法人日本科学協会  2021年度 笹川科学研究助成 

    鈴木 弘朗

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  • 二次元半導体のプラズマを用いた成長促進効果の開拓と低温・高速合成

    2020年11月 - 2021年11月

    住友財団  2020年度住友財団基礎科学研究助成 

    鈴木 弘朗

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  • 精密パラメータ制御プラズマ活用グラフェンナノリボン集積デバイスの創成

    研究課題/領域番号:16J02495  2016年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    鈴木 弘朗

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    配分額:1900000円 ( 直接経費:1900000円 )

    二年計画の最終年度にあたる今年度は,初年度においてプラズマCVDによる架橋グラフェンナノリボンの合成機構解明及び、合成条件最適化によって実現した高集積化グラフェンナノリボンデバイスを用いて,高性能光電子デバイスの作製とその動作実証を試みた.まず初めに,作製した高集積グラフェンナノリボン電界効果トランジスタ(FET)に対して光照射を行い、ソース・ドレイン電流の変化を観測した.その結果,光照射後においても光電流が長時間にわたって持続する特異な光応答(Persistent photo conductivity: PPC)を観測した.またPPCのメカニズムを、ゲートバイアス依存,入射光波長依存,X線光電子分光法(XPS),分子間力顕微鏡(AFM)による系統的な実験から調べた.その結果,大気中でニッケル電極表面に生成された水酸化ニッケルがUV光を吸収し,グラフェンナノリボンとニッケル電極の接合界面においてホールがトラップされることによって,グラフェンナノリボンが電子ドーピングを受け,PPCが現れることが明らかになった.またPPCを動作原理とした光照射の情報を記憶する光メモリの動作実証を行った.その結果,光照射によるメモリ書き込みと,パルスゲートバイアス印可によるメモリ消去を組み合わせることによって,光メモリの繰り返し動作の実証に成功した.またこのグラフェンナノリボンを用いた光メモリデバイスが大気中や純水中にいても正常に動作することを確認し,高い対環境性を実証した.

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担当授業科目

  • エネルギー・エレクトロニクス実験A (2023年度) 3・4学期  - 水3~7

  • エネルギー・エレクトロニクス実験B (2023年度) 3・4学期  - 火3~7

  • ネットワーク工学実験A (2023年度) 3・4学期  - 水3~7

  • ネットワーク工学実験B (2023年度) 3・4学期  - 火3~7

  • 特別研究 (2023年度) その他  - その他

  • 表現技法1(電気電子系) (2023年度) 前期  - その他

  • 表現技法2(電気電子系) (2023年度) 後期  - その他

  • 表現技法1 (2023年度) 前期  - その他

  • 表現技法2 (2023年度) 後期  - その他

  • 電子情報システム工学特別研究 (2023年度) 通年  - その他

  • 電気通信系実験A (2023年度) 1~4学期  - その他

  • 電気通信系実験B (2023年度) 3・4学期  - その他

  • エネルギー・エレクトロニクス実験A (2022年度) 3・4学期  - 水2~6

  • ネットワーク工学実験A (2022年度) 3・4学期  - 水2~6

  • 表現技法1 (2022年度) 前期  - その他

  • 表現技法2 (2022年度) 後期  - その他

  • 電子情報システム工学特別研究 (2022年度) 通年  - その他

  • 電子情報システム工学論 (2022年度) 前期  - 金1,金2

  • 電気通信系実験A (2022年度) 1・2学期  - その他

  • 電気通信系実験B (2022年度) 3・4学期  - その他

  • 表現技法1 (2021年度) 前期  - その他

  • 表現技法2 (2021年度) 後期  - その他

  • 電子情報システム工学特別研究 (2021年度) 通年  - その他

  • 電子情報システム工学論 (2021年度) 前期  - 金1,金2

  • 電気通信系実験A (2021年度) 1・2学期  - 水2,水3,水4,水5,水6

  • 電気通信系実験B (2021年度) 3・4学期  - 水2,水3,水4,水5,水6

  • 通信ネットワーク工学実験Ⅱ (2020年度) 3・4学期  - 火3,火4,火5,火6,火7

  • 電気通信系実験A (2020年度) 1・2学期  - 水2,水3,水4,水5,水6

  • 電気通信系実験C (2020年度) 3・4学期  - 火3,火4,火5,火6,火7

  • 電気通信系実験Ⅲ (2020年度) 3・4学期  - 火3,火4,火5,火6,火7

  • 電気通信系実験I (2020年度) 1・2学期  - 水2,水3,水4,水5,水6

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メディア報道

  • 次世代太陽電池・ペロブスカイト太陽電池の欠点を補完する画期的な添加材“ベンゾフェノン”を発見!~性能と耐環境性の向上により、再生可能エネルギーの発展に貢献~ インターネットメディア

    岡山大学 プレスリリース  2023年12月

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  • ヤーヌス構造をもつ二次元半導体の生成と生成過程の解析に成功~二次元半導体の新しいデバイス応用展開に期待~ インターネットメディア

    岡山大学 プレスリリース  2023年5月

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  • 原子層半導体の一次元構造化に成功~次世代ナノスケール光電子デバイスへの応用に期待~ インターネットメディア

    岡山大学 プレスリリース  2023年5月

     詳細を見る

  • 閉じ込め空間を利用した原子レベルに薄い半導体の大面積・高品質合成に成功~次世代フレキシブル光電子デバイスの実現に期待~ インターネットメディア

    岡山大学 プレスリリース  2022年7月

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  • 原子並みに薄い半導体材料 新聞・雑誌

    科学新聞(全国版)  2022年7月

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  • 大面積薄型結晶を合成 二硫化タングステン 発光素子など応用提案 岡山大 新聞・雑誌

    日刊工業新聞(全国版)  2022年7月

     詳細を見る

  • メモリスティブな振る舞いを持つ新規材料を発見~人間と同様の思考を持つコンピュータの実現に向けて~ インターネットメディア

    岡山大学 プレスリリース  2021年8月

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    執筆者:本人 

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