2025/04/07 更新

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オオノ ユタカ
大野 雄高
OHNO, Yutaka
所属
未来材料・システム研究所 附属未来エレクトロニクス集積研究センター 未来デバイス部 教授
大学院担当
大学院工学研究科
職名
教授
ホームページ

学位 2

  1. 工学修士

  2. 工学博士

研究キーワード 13

  1. 半導体デバイス

  2. カーボンナノチューブ

  3. 低次元材料

  4. 半導体プロセス

  5. 光デバイス

  6. ナノデバイス

  7. トランジスタ

  8. 表界面

  9. 電子物性

  10. 光物性

  11. カーボンナノチューブ

  12. 窒化ガリウム

  13. 半導体

研究分野 2

  1. その他 / その他  / ナノ材料・ナノバイオサイエンス

  2. その他 / その他  / 電子デバイス・電子機器

現在の研究課題とSDGs 3

  1. ナノカーボン材料に基づくフレキシブルエレクトロニクスの創製

  2. ナノ材料に基づくエネルギーハーベスティング技術の創出

  3. 半導体低次元材料の集積デバイス応用

経歴 7

  1. 名古屋大学   未来材料・システム研究所 附属未来エレクトロニクス集積研究センター 未来デバイス部   教授

    2015年10月 - 現在

  2. アールト大学客員教授(併任)

    2012年7月 - 2013年6月

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    国名:フィンランド共和国

  3. 名古屋大学工学研究科准教授

    2008年4月 - 現在

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    国名:日本国

  4. 名古屋大学工学研究科 助教

    2007年4月 - 2008年3月

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    国名:日本国

  5. 科学技術振興機構 戦略的創造研究事業 さきがけ研究員(併任)

    2003年10月 - 2007年3月

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    国名:日本国

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学歴 1

  1. 名古屋大学   工学研究科   量子工学専攻

    - 2000年

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    国名: 日本国

所属学協会 4

  1. 応用物理学会

  2. アメリカ化学会

  3. フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会   会長

  4. Materials Research Society

委員歴 2

  1. フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会   会長  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  2. International Microprocesses and Nanotechnology Conference   Section sub-head  

    2005年11月 - 2008年10月   

受賞 5

  1. APEX/JJAP編集貢献賞受賞

    2013年4月   応用物理学会  

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    受賞国:日本国

  2. 講演奨励賞

    2003年11月   応用物理学会  

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    受賞国:日本国

  3. Nanoscale Horizons Presentation Prize

    2021年3月   Royal Society of Chemistry   Self-aligned hybrid quantum structure of diamond nitrogen-vacancy center and carbon nanotube for electrical control of quantum states

    H. Uchiyama

  4. 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 若手奨励賞

    2021年3月   フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会   Self-aligned hybrid quantum structure of diamond nitrogen-vacancy center and carbon nanotube for electrical control of quantum states

    内山晴貴

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    受賞区分:国際学会・会議・シンポジウム等の賞 

  5. 永井科学技術財団財団賞 学術賞

    2016年3月   永井科学技術財団   立体形状に成形可能な全カーボン電子デバイスの研究開発

    大野雄高

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    受賞区分:出版社・新聞社・財団等の賞  受賞国:日本国

 

論文 341

  1. (総説)ウェアラブルデバイスへの実装を目指した柔軟な摩擦帯電型エネルギーハーベスタ 招待有り 査読有り

    松永正広,大野雄高

    繊維機械学会誌「せんい」   76 巻 ( 9 ) 頁: 479 - 486   2023年9月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  2. Electrochemical reservoir computing based on surface-functionalized carbon nanotubes 査読有り 国際誌

    T. Shingu, H. Uchiyama, T. Watanabe, and Y. Ohno

    Carbon   214 巻   頁: 118344   2023年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118344

  3. Artificial-intelligence-assisted mass fabrication of nanocantilevers from randomly positioned single carbon nanotubes 査読有り

    Y. Tadokoro, K. Funayama, K. Kawano, A. Miura, J. Hirotani, Y. Ohno, and H. Tanaka

    Microsyst. Nanoeng.   9 巻   頁: Art. No. 32   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41378-023-00507-1

    DOI: 10.1038/s41378-023-00507-1

  4. Key factors for ultra-high on/off ratio thin-film transistors using as-grown carbon nanotube networks 査読有り 国際共著

    Y. Sun, P. Li, E. I. Kauppinen, D.-M. Sun, and Y. Ohno

    RSC Advances   12 巻   頁: 16291 - 16295   2022年6月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D2RA02088B

    DOI: 10.1039/D2RA02088B

  5. In situ monitoring of the electrical property of carbon nanotube thin film in floating catalyst chemical vapor deposition 査読有り

    Oshima H., Iwase K., Ohno Y.

    Japanese Journal of Applied Physics   61 巻 ( 3 )   2022年3月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Journal of Applied Physics  

    In floating catalyst chemical vapor deposition (FCCVD), when a carbon nanotube (CNT) network film is produced by filter collection, the film thickness is adjusted by controlling the collection time. However, even with consistent synthesis parameters, the synthesis condition in FCCVD changes constantly depending on the carbon and catalyst adhesion to the inner wall of the reaction tube. Thus, the rate of synthesis changes, making it difficult to obtain the target film thickness repeatedly and stably. We propose a method of monitoring CNT film thickness and percolation threshold by the in situ measurement of the electrical impedance during the deposition. The time evolution of the measured impedance is reproducible by an equivalent electrical circuit simulation.

    DOI: 10.35848/1347-4065/ac4a5e

    Scopus

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書籍等出版物 35

  1. High-mobility thin-film transistors for flexible electronics applications

    Ohno Y.

    Frontiers of Graphene and Carbon Nanotubes: Devices and Applications  2015年1月  ( ISBN:9784431553717

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    記述言語:日本語

    Flexible and stretchable electronics are attracting much attention because of the variety of potential applications from flexible e-papers though wearable healthcare devices. Among various kinds of electronic materials, carbon nanotube thin films have advantages in flexibility, stretchability, and performance because of the excellent electronic and mechanical properties. Low-cost manufacturing of flexible devices is also possible with good processability of carbon nanotube films. In this chapter, recent topics and progresses on flexible electronics based on carbon nanotube thin films are introduced, including high-mobility carbon nanotube thin-film transistors (TFTs) and integrated circuits (ICs) on a transparent plastic film, all-carbon ICs demonstrating excellent stretchability and moldability. The high-speed printing process to fabricate CNT TFTs, which enables low-cost manufacturing of large-area flexible devices, is also introduced.

    DOI: 10.1007/978-4-431-55372-4_18

    Scopus

  2. 共鳴トンネル論理素子の動作解析と共鳴トンネル構造の評価に関する研究

    大野 雄高

    [出版者不明]  2000年 

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    記述言語:日本語

    CiNii Books

  3. 第30章 二次元材料表面を運動する液滴による発電現象

    大野雄高( 担当: 単著)

    遷移金属ダイカルコゲナイドの基礎と最新動向 シーエムシー出版  2023年12月 

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    担当ページ:287-293   記述言語:日本語

  4. グラフェン から広がる二次元物質の新技術と応用:電解液流体による起電力の発生と応用

    Adha Sukma Aji, 大野雄高( 担当: 共著)

    エヌ・ティー・エス  2020年8月 

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    総ページ数:8   担当ページ:221-228  

  5. 原子層材料 - 原子一層の厚さをもつ新しい超薄膜材料 査読有り

    大野雄高

    学士会会報  2018年5月 

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    総ページ数:5   担当ページ:77-81  

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講演・口頭発表等 1128

  1. Carbon nanotube-based nanomechanical receiver for digital data transfer 招待有り 国際会議

    K. Funayama, H. Tanaka, J. Hirotani, K. Shimaoka, Y. Ohno, and Y. Tadokoro

    The 62nd Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium  2022年3月5日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Online  

  2. カーボンナノチューブのフレキシブル電子デバイス応用 招待有り

    大野雄高

    第15回ナノカーボン実用化WG 特別講演会  2021年4月16日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  3. カーボンナノチューブの半導体応用の展開 招待有り

    大野雄高

    日本物理学会2021年秋季大会  2021年9月21日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  4. カーボンナノチューブ関連の最近の動向について 招待有り

    大野雄高

    SDRJ 2021年度 第3回BC・MtM合同委員会  2021年9月28日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  5. CNT薄膜を用いた透明・伸縮性を有する摩擦帯電型発電シート  招待有り

    大野雄高

    新たな環境発電技術の研究開発動向  2021年10月20日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 13

  1. ナノ物質デバイスにおけるノントラップ界面形成

    研究課題番号:JPMJCR24A2  2024年10月 - 2030年3月

    CREST 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:358800000円 ( 直接経費:276000000円 、 間接経費:82800000円 )

  2. 超薄膜材料に基づく電解液流体発電技術の創出

    2016年10月 - 2020年3月

    CREST 

    大野雄高

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    資金種別:競争的資金

  3. カーボンナノチューブに基づくハイエンド向け3次元集積デバイスの研究開発

    2015年9月 - 2016年3月

    低炭素社会を実現するナノ炭素材料実用化プロジェクト 

    大野雄高

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    資金種別:競争的資金

  4. 単層カーボンナノチューブ薄膜によるインジウム代替

    2013年9月 - 2017年3月

    国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム) 

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    資金種別:競争的資金

  5. 高性能カーボンナノチューブ薄膜トランジスタの開発

    2008年5月 - 2012年3月

    新エネルギー・産業技術総合開発機構 産業技術研究助成 

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    資金種別:競争的資金

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科研費 21

  1. 2.5次元構造体の電子・光・エネルギー応用への展開

    研究課題/研究課題番号:21450929  2021年10月 - 2026年3月

    文部科学省  科学研究費助成事業・学術変革領域研究(A) 

    大野雄高

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:46605000円 ( 直接経費:35850000円 、 間接経費:10755000円 )

  2. ナノスケールの吸着現象に着目した神経伝達物質の超高感度電気化学的検出

    研究課題/研究課題番号:20K20534  2020年7月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    大野 雄高

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:25740000円 ( 直接経費:19800000円 、 間接経費:5940000円 )

    ストレスに起因する様々なリスクの管理は極めて重要な社会課題であり、簡便かつ高精度な計測に基づくストレス評価技術を確立することが求められている。ドーパミンやアドレナリンなどの神経伝達物質は標的細胞に興奮または抑制の応答反応を起こさせる生体分子であり、人の感情を制御し、ストレスマーカーとしても知られている。本研究では、ナノスケールの吸着現象に基づいて、従来の電気化学センサの限界を大幅に超えて高感度かつ選択的に神経伝達物質を検出する手法を開拓する。将来的には、例えば、唾液1滴から原因となる感情を含めてストレスを高度に評価する新技術の創出に繋がる。
    本研究では、カーボンナノチューブ表面への吸着現象を利用した神経伝達物質の超高感度・選択的検出手法の確立を目指し、背後にあるナノスケールの吸着現象の物理を明らかにするとともに、全く新規の神経伝達物質の超高感度・選択的検出手法の創出を目的としている。本年度は、吸着ボルタンメトリにおける定量検出手法の確立と神経伝達物質のナノスケールでの吸着現象の理解について検討を行った。
    はじめに、定量検出手法の検討を進め、まず素子プロセス由来の特性ばらつきを抑制するためのセンサ電極作製プロセスを構築した。浮遊触媒CVD法によって成長される清浄なCNTをメンブレンフィルタ上に捕集する際に、ステンレスマスクを用いてパターニングを行い、電極を形成する手法を確立した。レジスト剤等による表面汚染を避けつつ大きさを規定したCNT電極を形成することが可能となった。センサ電極の基本的な特性はフェロシアン化カリウムのサイクリックボルタンメトリ(CV)によって評価した。また、神経伝達物質のひとつであるドーパミンについてもCVによって濃度に比例した検出が可能であることを確認した。
    次に、吸着CVについてもドーパミンの検量線の取得を試みた。吸着プロセスを施すことにより、CVにおいて鋭い電流ピークを観測したが、一方で、検出電流の濃度依存性を明確に得ることができなかった。その原因を探るため、電極材料として、グラフェンと金を用いて同様に吸着CVを実施したところ、グラフェンではCNTと同様のピークが観測されたが、金では観測されなかったことから、吸着過程により得られる電流ピークは炭素材料特有の現象であることがわかった。また、吸着プロセスの前後でCNTのラマン散乱スペクトルに変化は見られず、吸着プロセスによるCNTへの化学結合や電荷移動は生じておらず、物理的な吸着であることが示唆された。
    吸着ボルタンメトリにおける定量的検出のための検量線の取得を今年度の目標としていたが、明確な濃度依存性が得られないなど、当初予期しない事象が生じた。再現性の確認や測定系の見直し、電極材料依存性など、観測される電流ピークの原因の特定のため、予定になかった検証実験に時間を要し、当初予定よりやや遅れが出ている。一方で、カーボン材料特有の現象であること、物理吸着が示唆されたなど、予定になかった知見も得られており、研究は着実に進展している。
    吸着ボルタンメトリについて、観測される電流ピークの機構の理解を優先的に進める。ラマン散乱分光から、弱い物理吸着が生ずるプロセスであることが示唆されるため、XPS等の分光的な手法による解析は難しいことが予想され、吸着プロセスの条件(電位や時間)や電解液のイオン強度によるデバイ長の制御になどを行い、検出電流の変化を調べ、現象論的に理解を進める。また、弱い物理吸着ではなく、リンカー分子を用いてより積極的に吸着させる手法も検討する。具体的には、CNTとドーパミン に結合する骨格や官能基を持つ分子を導入し、CNT表面でのドーパミン の濃縮の可能性、およびリンカー分子を介した酸化・還元プロセスの可能性を明らかにする。これらの検討の結果を鑑みながら、吸着ボルタンメトリによる高感度かつ選択的検出の実現ための方策を随時練り直しながら、本研究の目的を達成してゆく。

  3. カーボンナノチューブに基づく伸縮性をもつアナログ集積回路の基盤的研究

    研究課題/研究課題番号:20H00243  2020年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    大野 雄高

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:44980000円 ( 直接経費:34600000円 、 間接経費:10380000円 )

    ウェアラブルセンサデバイスの創出を目指し、必須のアナログ集積回路を実現するための伸縮するカーボンナノチューブ(CNT)アナログ集積回路の設計・プロセスの学理基盤と技術基盤の構築を目的とする。CNT TFTの特性ばらつきを含めた精密デバイスモデルを構築し、CNTアナログ集積回路の設計指針を明らかにする。さらに、ウェアラブルデバイス応用を視野に入れ、新たに局所歪み制御という独創的なアイデアを導入することにより、人体のように動的な表面にも設置可能な伸縮するCNT集積回路を実現する。

  4. 2.5次元物質科学の総括

    研究課題/研究課題番号:21448887  2021年10月 - 2026年3月

    文部科学省  科学研究費補助金・学術変革領域研究(A) 

    吾郷浩樹

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:260000円 ( 直接経費:200000円 、 間接経費:60000円 )

  5. 電荷・スピンハイブリッド量子科学の研究

    研究課題/研究課題番号:15H05867  2015年6月 - 2020年3月

    科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    石橋 幸治, 大野 雄高, 平山 祥郎, 神田 晶申, 小林 慶裕, 川村 稔

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では量子媒体である電荷としての電荷・クーパペア、電子スピン、核スピンを対象として、それらの個別あるいは集団的な量子制御を試みるとともに、フォノンやフォトンを含めた異なる量子間の相互作用を利用して異なる量子のハイブリッド化をいくつかの系で実現した。それぞれの量子が最も活躍できる材料系として、化合物半導体ナノ構造、極微細シリコントランジスタ、ナノカーボン(カーボンナノチューブやグラフェン)、トポロジカル絶縁体、超伝導体など様々な材料系、あるいはそれらをハイブリッドした構造を舞台として、様々な量子の制御、そしていくつかの系で異なる量子間のハイブリッド化を実証した。
    本研究は物質の量子的な機能の可能性を引き出す研究であり、最近注目されている量子技術の先駆けとなる研究といえる。物質の量子的な性質は、電子や光子などの様々な粒子(量子)が担っているが、本研究ではそのうち特に電荷としての電子やクーパペアと電子及び核スピンに着目した。また、それぞれの量子がその特徴を最大限発揮する材料系はそれぞれ異なるため、様々な材料系を対象としたことが特徴であり、これらを量子物質と呼ぶこともできる。本研究において、異なる量子のハイブリッド化にかかわる学術的意義を明らかにできたのに加えて、ハイブリッド化による新たな機能をいくつか示せたことは量子の応用の観点からも意義がある。

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産業財産権 13

  1. 透明電極、導電性透明薄膜の製造方法ならびに導電性透明薄膜

    野田優,金東榮,大野雄高,深谷徳宏

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    出願人:東京大学,名古屋大学

    出願番号:特願2012-185888  出願日:2012年8月

    出願国:国内  

  2. 演算増幅回路

    大野雄高, 鹿嶋大雅

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    出願人:名古屋大学

    出願番号:特願2020-091725   出願日:2020年5月

  3. カーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタ

    大野雄高,孫東明,マリナ・ザヴォドチコワ,アルバート・ナシブリン,エスコ・カウピネン

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    出願人:名古屋大学,アールト大学

    出願番号:特願2010-197399  出願日:2010年9月

    出願国:国内  

  4. カーボンナノチューブの製造方法, カーボンナノチューブ製造用の単結晶基板, およびカーボンナノチューブ

    大野雄高,畑謙佑,佐藤忠,河野修一

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    出願人:名古屋大学,京セラ,京セラキンセキ

    出願番号:特願2010-045945  出願日:2010年3月

    出願国:国内  

  5. 半導体デバイスおよび製造方法

    大野雄高, 水谷孝, 森山直希, 北村隆光

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    出願人:名古屋大学

    出願番号:特願2009-249307  出願日:2009年10月

    出願国:国内  

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担当経験のある科目 (本学) 35

  1. 基礎セミナーA

    2020

  2. 電子デバイス工学

    2020

  3. 量子力学及び演習

    2020

  4. 電子デバイス工学

    2020

  5. 量子力学及び演習

    2020

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メディア報道 2

  1. ナノチューブで極小アンテナ 名古屋大など、自動車センサー小型化 新聞・雑誌

    日本経済新聞  2021年12月

  2. 身の回りから電気「収穫」 スマホ電波などセンサー用に 新聞・雑誌

    日本経済新聞  30面  2020年4月

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    執筆者:本人以外 

学術貢献活動 4

  1. フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会・会長 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等

    フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会  2020年4月 - 現在

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    種別:学会・研究会等 

  2. The 62nd Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等

    The Fullerenes-Nanotubes-Graphene Research Society  2023年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  3. The 62nd Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等

    2022年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  4. The 60th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等

    2021年3月

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    種別:大会・シンポジウム等