Awano, Yuji

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Affiliation

Graduate School of Science and Technology （Yagami）

Position

Project Professor (Non-tenured)
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Profile Summary 【 Display / hide 】

  • '''''He attempts to understand electrical properties of Emerging Research Materials such as Carbon Nanotubes, Graphene, and Organic nanomaterials, and to apply them to Emerging Research Devices for future IT, energy and flexible electronics. His approach includes not only experiments, but also an advanced simulation technique. They are aimed to develop Nano-electronics for ubiquitous/green IT, which matches to the market trend.'''''

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Other Affiliation 【 Display / hide 】

  • Faculty of Science and Technology Office, Leading-edge Laboratory, 副所長

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Career 【 Display / hide 】

  • 1979.04
    -
    1985.03

    工業技術院　電子技術総合研究所　, 電子デバイス部　, 実習生

  • 1985.04
    -
    2009.03

    Fujitsu Laboratories Ltd., 化合物半導体部門、電子デバイス部門、ナノテクノロジー研究センター, 主席研究員(2009年）

  • 1991.05
    -
    1992.11

    Masachusetts Institute of Technology (M. I. T.), Research Laboratory of Electronics (RLE) and Lincoln Laoratory, Visiting Researcher

  • 2009.03
    -
    Present

    Keio University, 理工学部, 教授

  • 2010.04
    -
    2011.03

    名古屋大学　, エコトピア科学研究所, 非常勤講師

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Academic Background 【 Display / hide 】

  • 1980.03

    Meiji University, Faculty of Engineering, 電子通信工学科

    University, Graduated

  • 1983.03

    Meiji University, Graduate School, Division of Engineering, 電気工学専攻

    Graduate School, Completed, Master's course

  • 1985.03

    Meiji University, Graduate School, Division of Engineering, 電気工学専攻

    Graduate School, Completed, Doctoral course

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Academic Degrees 【 Display / hide 】

  • 工学博士, Meiji University, Coursework, 1985.03

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Research Areas 【 Display / hide 】

  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Electron device and electronic equipment (Electronic Device/Electronic Equipment)

  • Nanotechnology/Materials / Nano/micro-systems (Micro/Nanodevice)

  • Nanotechnology/Materials / Nanobioscience (Nano Materials/Nano Bioscience)

  • Informatics / Computational science

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Research Keywords 【 Display / hide 】

  • ナノエレクトロニクス

  • カーボンナノチューブ

  • フレキシブルエレクトロニクス／プリンテッドエレクトロニクス

  • フォノンエンジニアリング

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Research Themes 【 Display / hide 】

  • ナノスケール・サーマルマネジメントの基盤技術, 

    2017.04
    -
    Present

  • カーボンナノ高密度膜の密度および伝熱特性測定に関する国際標準化, 

    2017.04
    -
    Present

  • 半導体ナノデバイス内の電子とフォノン輸送現象のセルフコンシステント・モンテカルロ解析とフォノンエンジニアリング, 

    2011.04
    -
    Present

  • 有機半導体薄膜の合成とフレキシブルエレクトロニクス応用, 

    2010.04
    -
    Present

  • グラフェンの合成と電子デバイス応用、グラフェンのLSI配線応用, 

    2008.04
    -
    Present

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Books 【 Display / hide 】

  • Multilayer graphene grown from amorphous carbon solid source by high-temperature annealing using nitrogen heat-beam method

    Yamanaka Haruo,Takeuchi Teppei,Albouy Adrein,AWANO Yuji, International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials, 2017.03

    　View Summary

    Multilayer graphene (MLG) is expected to replace Cu as an LSI interconnect material. However, growing large-area and high-quality MLG using an LSI-compatible process is challenging, mainly due to the temperature limitation of LSI fabrication. Recently, Sato et al. [1] reported that the growth of MLG from amorphous carbon (a-C) with a catalytic metal thin lm by annealing has two advantages: (i) using a-C pre-patterning makes the process for MLG patterning LSI compatible and (ii) the number of layers can be controlled by adjusting the a-C lm thickness. Our recently developed heat-beam (HB) annealing method [2] enables high process throughput due to the larger diameter of the heat beam compared to a laser beam used for annealing, enables high controllability of the annealing temperature and time, and produces higher temperatures in the near-surface region only, so the temperature of the substrate is lower than that of the HB. We succeeded in growing MLG by using the HB method and investigated different a-C solid sources.

  • カーボンナノチューブ・グラフェンの応用研究最前線

    AWANO Yuji, エヌ・ティー・エス, 2016.09

    Scope: ２章４節　伝熱材料技術

    　View Summary

    本節では、熱伝導特性に優れ、機械的コンプライアンスが高く、異方性の大きなナノカーボン材料によるThermal Management研究の現状について紹介する。

  • 先端LSI技術大系

    AWANO Yuji, グローバルネット株式会社, 2012.12

  • International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS)

    ESIA, JEITA, KSIA, TSIA, SIA, 2012.12

    Scope: Emerging Research Materials(ERM), Emerging Research Devices(ERD)

  • Advanced Interconnects for ULSI Technology

    AWANO Yuji/BAKLANOV Mikhail R/HO Paul SS/ZSCHECH Ehrenfried/NIHEI Mizuhisa/SATO Motonobu/SATO Shintaro/, John Wiley & Sons, 2012.02

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Papers 【 Display / hide 】

  • IEC TS 62607-5-2: Nanomanufacturing – Key control characteristics: Thin-film organic/nano electronic devices – Measuring Alternating Current characteristics

    Yuji Awano, Kei Noda

    IEC Standard (New Work Item Proposal)  2016.03

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

  • 巻頭言「フォノンエンジニアリングの現状と展望」

    粟野 祐二/

    応用物理学会　応用電子物性分科会研究会  2015.11

    Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

  • Graphene modulation channel-width field effect transistors enabling high carrier velocity acceleration and bandgap introduction

    Mohamad, Aizuddin, Awano, Yuji

    APPLIED PHYSICS EXPRESS 8 （ 11 ） 481 - 487 2015.11

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  1882-0778

  • Line width dependence of transport properties in graphene nanoribbon interconnects with real space edge roughness determined by Monte Carlo method

    Misawa, Taichi, Okanaga, Takuya, Mohamad, Aizuddin, Sakai, Tadashi, Awano, Yuji

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 54 （ 5 ）  2015.05

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  0021-4922

  • Ultralow contact resistivity in annealed titanium edge contacts for multilayered graphene

    Ito, Kazuyuki, Ogata, Takamasa, Sakai, Tadashi, Awano, Yuji

    APPLIED PHYSICS EXPRESS 9 （ 2 ）  2015.01

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  1882-0778

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide 】

  • 電子輸送とフォノン輸送のセルフコンシステント・シミュレーション技術およびナノカーボン材料の放熱応用

    AWANO Yuji

    化学工学誌 (化学工学会)  80 ( 9 ) 563 - 565 2016.09

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal), Single Work

    　View Summary

    本論文では、電子とフォノンの挙動を同時に扱うことのできる高精度デバイスシミュレーション技術（特性予測設計ツール）について紹介した。初めてこのような取り扱いができるセルフコンシステント・モンテカルロ・シミュレーション技法を開発し、GaN HEMTの特性予測に利用した。この方法はトランジスタのみならず光デバイスやセンサー、配線にも適用でき、熱伝導・断熱、蓄熱、熱変換技術など多方面に渡る応用も期待される。今後、定量的な実験比較や物理モデルの高度化が期待される。また高熱伝導率ナノカーボン材料を用いたデバイス放熱実装技術についても紹介した。フォノンの制御研究はまだ緒に就いたばかりであり、その基礎となる新しい材料科学、フォノン輸送理論・シミュレーション、ナノスケール熱計測や、それらによる革新的デバイスなど、分野横断的な取り組みが必要である。世界的に見るとこの分野の国際会議セッションが増える中、日本でも今秋の応用物理学会全国大会から合同セッション『フォノンエンジニアリング』が設置される。化学工学の視点から多くのアプローチが行われることを期待している。

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Presentations 【 Display / hide 】

  • 局所的なフォノン分布を考慮した擬Self-consistentモンテカルロ法によるナノスケール GaN-HEMTの高周波特性解析

    AWANO Yuji

    第64回応用物理学会春季学術講演会 (パシフィコ横浜、神奈川) , 

    2017.03
    , 

    Oral presentation (general), 応用物理学会

    　View Summary

    電子とフォノン輸送を同時に扱えるデバイス・シミュレーション技術の実現を目指し、擬Self-consistentモンテカルロモデルを用いてGaN-HEMTの高周波特性解析を行った。高周波性能（fT）を予測したところ、Lg=100 nmでは実験値よりも若干高い値となったが、良い定量性を示した。これにより高周波パワーデバイスへの適用可能性を示せた。局所加熱現象が、fTを低下させることが分かった。そしてその効果は短ゲートほど大きく、これは短ゲートほど電子がhotになりやすく、局所加熱も起きやすいためと考えられる。

  • Ab-initio studies on edge roughness and edge termination effects on electronic properties of graphene nanoribbon interconnects for future LSIs

    Yabusaki Katsuya,AWANO Yuji

    31th International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials (Kirchberg in Tirol, Austria) , 

    2017.03
    , 

    International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials

    　View Summary

    Graphene nanoribbons (GNRs) have attracted attention as a promising material to replace Cu in the next generation of LSIs because of their high electron mobility and high electromigration tolerance. However, with the minimum feature size of LSI interconnects becoming smaller, manufacturing variants, such as edge roughness, cannot be avoided. In this poster, we present the electronic structures and electron transmission properties of zigzag-type-edge GNRs (ZGNRs) with an artificial edge roughness and edge termination by using ab-initio calculations with the non-equilibrium Green's function (NEGF).

  • Ultralow contact resistivity in layer-number-defined multilayer graphene for future LSI interconnects

    Nakamura Shunya,Ishihata H,Ogata T,AWANO Yuji

    31th International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials (Kirchberg in Tirol, Austria) , 

    2017.03
    , 

    Oral presentation (general), International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials

    　View Summary

    Multilayer graphene (MLG) is attractive for future LSI interconnects because of its extremely low resistivity. Realization of low-resistance MLG interconnects requires that metal/graphene contact resistivity be low. Problems with uniformity and with controlling the number of layers of wafer-scale chemical-vapor-deposited MLG affect the accuracy of electrical and contact resistivity measurements using the transfer line method. We obtained more reliable measurements by using ten defined layers of stacked single-layer graphene film formed individually using a transfer process as a measurement sample. This reduced the contact resistivity and suppressed the variation, resulting in more reliable data. We fabricated both top and end (or edge) contact configurations. The minimum contact resistivity we obtained reached about 2E-7 -cm2 for the Palladium top contact. To the best of our knowledge, this is the lowest value ever reported for a top contact with pristine MLG.

  • 電子輸送とフォノン輸送のセルフコンシステント・シミュレーション技術およびナノカーボン材料の放熱応用 ~局所的なフォノン分布を考慮した擬Self-consistent モンテカルロ法によるナノスケールGaN-HEMTの 電気的及び熱的特性解析

    AWANO Yuji

    日本学術振興会「先端ナノデバイス・材料テクノロジー第151委員会」 平成２８年度　第６回研究会「フォノンエンジニアリングの物理と応用」 (理化学研究所) , 

    2017.01
    , 

    Oral presentation (invited, special), 日本学術振興会

    　View Summary

    高度化したQuasi-self-consistent Monte Carlo simulationを用い、ナノスケールGaN-HEMTの電気的、熱的特性の解析を行い、高いオン電流領域で局所過熱現象に起因するドレイン電流ー電圧特性の負性抵抗現象の再現に成功、チャネル内ピーク温度は室温より130℃高い430℃を確認。またこのピーク温度は消費電力に比例し、その傾きは基板のGaNの熱抵抗率に近い値となった。本モデルによって、GaN HEMTの電流ー電圧特性やチャネル内温度分布に関して、現実的な計算時間での解析が初めて可能となった。ナノスケールの熱制御によって、新しい熱伝導・断熱、蓄熱、熱変換技術など、多方面に渡る大きな広がりが期待される。一方、フォノン輸送や材料・構造などによるフォノン制御の研究はまだ緒に就いたばかりであり、その基礎となる新しい材料科学、フォノン輸送理論・シミュレーション、 ナノスケール熱計測やそれらによる革新的デバイスなど、分野横断的な取り組みが必要と言える。

  • グラフェンのLSI配線応用のための材料・デバイス・シミュレーション技術

    AWANO Yuji

    第17回 慶應科学技術展 (東京国際フォーラム) , 

    2016.12
    , 

    Public lecture, seminar, tutorial, course, or other speech, 慶應義塾大学

    　View Summary

    ナノカーボン材料の一つであるグラフェンという新素材を用いたLSI配線応用のt目の材料・デバイス技術に関する最新の研究について紹介します。

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide 】

  • 【経産省・三菱総研】カーボンナノ高密度膜の密度および伝熱特性測定に関する国際標準化

    2017.04
    -
    2018.02

    経産省・三菱総研, 平成２９年度省エネルギーに関する国際標準の獲得・普及促進事業委託費（省エネルギー等国際標準開発（国際電気標準分野））, Commissioned ｒesearch, Principal investigator

  • 【経産省・NEDO・東芝プロジェクト】 ナノカーボン材料の配線適用における理論的研究

    2015.04
    -
    2016.03

    Coinvestigator(s)

  • 【経産省・三菱総研】有機半導体薄膜に関する国際標準化

    2015.04
    -
    2016.03

    経済産業省, エネルギー使用合理化国際標準化推進事業委託費, Commissioned ｒesearch, Principal investigator

  • 【経産省】有機半導体薄膜に関する国際標準化

    2014.05
    -
    2015.03

    経済産業省, エネルギー使用合理化国際標準化推進事業委託費, Commissioned ｒesearch, Principal investigator

  • 有機トランジスタにおけるコンタクト電極構造の最適化

    2013.02
    -
    2013.03

    京都大学、慶應義塾大学、産業技術総合研究所, ナノテクノロジープラットフォーム 平成24年度 研究設備の試行的利用, Commissioned ｒesearch, Principal investigator

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Works 【 Display / hide 】

  • CNTとグラフェン合成　新型熱CVD法で　慶大

    日刊工業新聞, 

    2013.03
    -
    Present
    , 

    Other, Single

  • 若手育成、産学の懸け橋に カーボン材料

    日刊工業新聞, 

    2011.10
    -
    Present
    , 

    Other, Single

  • 社会に目向けて

    日刊工業新聞, 

    2011.10
    -
    Present
    , 

    Other, Single

  • 新素材カーボンナノチューブが未来を変える（サイエンスZERO）

    粟野祐二

    NHK, 

    2003.09
    -
    Present
    , 

    Other, Joint

  • シリコンの限界を炭素で超えろ

    粟野祐二

    別冊日経サイエンス138「ここまで来たナノテク」, 

    2002.10
    -
    Present
    , 

    Other, Single

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Intellectual Property Rights, etc. 【 Display / hide 】

  • カーボンナノチューブ系材料の先端部形成方法

    Date applied： 特願2008-154330  2008.06 

    Date announced： 特開2009-298640  2009.12 

    Patent, Joint

  • 半導体装置の製造方法、半導体装置および配線構造体

    Date applied： 特願2008-001670  2008.01 

    Date announced： 特開2009-164432  2009.07 

    Patent, Joint

  • 半導体装置および半導体装置の製造方法

    Date applied： 特願2007-283172  2007.10 

    Date announced： 特開2009-111231  2009.05 

    Patent, Joint

  • 配線構造及びその形成方法

    Date applied： 特願2007-089011  2007.03 

    Date announced： 特開2008-251701  2008.10 

    Patent, Joint

  • 機械加工装置およびその製造方法

    Date applied： 特願2007-086824  2007.03 

    Date announced： 特開2008-238388  2008.10 

    Patent, Joint

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Awards 【 Display / hide 】

  • IEC1906 Award

    2015.07, International Electrotechnical Commission (IEC), Expert of IEC TC113, nanotechnology standardization for electrical and electronic products and systems

    　View Description

    Expert of IEC TC113, nanotechnology standardization for electrical and electronic products and systems

  • 応用物理学会フェロー

    粟野祐二, 2014.09, 応用物理学会, カーボンナノチューブと化合物半導体の電子デバイス応用の研究

  • 応用物理学会フェロー

    粟野祐二, 2014.09, 応用物理学会, カーボンナノチューブと化合物半導体の電子デバイス応用の研究

    Type of Award： Award from Japanese society, conference, symposium, etc.

  • IEEE SISPAD Best Poster Award

    Misawa Taichi, Oki Shusuke, Awano Yuji, 2013.09, IEEE, Quasi Self-consistent Monte Carlo Particle Simulations of Local Heating Properties in Nano-scale Gallium Nitride FETs

  • 応用物理学会論文賞(JJAP論文賞)

    粟野祐二, 2007.08, 応用物理学会, カーボンナノチューブのLSI配線応用の研究

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Courses Taught 【 Display / hide 】

  • RECITATION IN ELECTRONICS AND INFORMATION ENGINEERING

    2020

  • INDEPENDENT STUDY ON INTEGRATED DESIGN ENGINEERING

    2020

  • BACHELOR'S THESIS

    2020

  • RECITATION IN ELECTRONICS AND ELECTRICAL ENGINEERING

    2019

  • INDEPENDENT STUDY ON INTEGRATED DESIGN ENGINEERING

    2019

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Courses Previously Taught 【 Display / hide 】

  • ナノエレクトロニクス

    Keio University

    2017.04
    -
    2018.03
    , 

    Spring Semester, Lecture

  • 電気電子材料

    Keio University

    2017.04
    -
    2018.03
    , 

    Autumn Semester, Lecture

  • 電子物理学

    Keio University

    2017.04
    -
    2018.03
    , 

    Autumn Semester, Lecture

  • 電気電子工学実験

    Keio University

    2016.04
    -
    2017.03
    , 

    Autumn Semester, Laboratory work/practical work/exercise, Within own ｆaculty

  • 電気電子材料

    Keio University

    2016.04
    -
    2017.03
    , 

    Autumn Semester, Lecture, Within own ｆaculty, 1h

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Social Activities 【 Display / hide 】

  • IEC/TC113/WG8/Convenor

    2014.11
    -
    Present

  • IEC/TC113/CAG/Member

    2010
    -
    Present

  • 経産省/日本工業標準調査会(JISC)/国際電気標準会議(IEC)/ナノエレクトロニクス技術委員会(TC113)/国内審議委員会委員長

    2010
    -
    Present

  • 経産省/日本工業標準調査会(JISC)/国際電気標準会議(IEC)/リンテッドエレクトロニクス技術委員会(TC119)/国内審議委員会委員 (TC119：プリンテッドエレクトロニクス)

    2011
    -
    Present

  • 経産省/日本工業標準調査会(JISC)/国際標準化機構(ISO)/ナノテクノロジー技術委員会(TC229)国内審議委員会委員 (TC229：ナノテクノロジー)　

    2010
    -
    Present

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Memberships in Academic Societies 【 Display / hide 】

  • 応用物理学会, 

    1983.02
    -
    Present
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Committee Experiences 【 Display / hide 】

  • 2014.11
    -
    2017.11

    TC113 WG8, コンベナー (TC113:ナノエレクトロニクス, WG8:グラフェン、カーボンナノチューブ関連技術）, 国際電気標準会議(IEC)

  • 2010
    -
    Present

    議長諮問会議・委員, 国際電気標準会議(IEC)

  • 2010
    -
    Present

    国際電気標準会議IEC TC113, 国内審議委員会・委員長 (TC113:ナノエレクトロニクス), 経産省 日本工業標準調査会(JISC)　

  • 2010
    -
    Present

    国際標準化機構ISO TC229, 国内審議委員会・委員 (TC229:ナノテクノロジー), 経産省 日本工業標準調査会(JISC)

  • 2011
    -
    Present

    国際電気標準会議 IEC TC119,国内審議委員会・委員 (TC119:プリンテッドエレクトロニクス), 経産省 日本工業標準調査会(JISC)

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