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Study of the one-dimensional electoronic state of Si(110) surface

Research Project

Project/Area Number 15K05119
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Suto Shozo  東北大学, 理学研究科, 教授 (40171277)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) Eguchi Toyoaki  東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (70308196)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
KeywordsSi(110)表面 / 電子バンド / 水素終端表面 / 角度分解光電子分光法 / 第一原理計算 / 移動度 / 表面フォノン / エッチング過程 / 水素終端シリコン表面 / 1次元フォノン / 1次元電子状態 / 2次元電子状態 / DFT計算
Outline of Final Research Achievements

Recently, the Si(110) surface has been used for three-dimensional semiconductor devices in addition to the conventional Si(100) surface. However, there are few research report on the basic physical properties of Si(110). In this research, we aimed to elucidate the electronic band structure of intrinsic Si(110) using the hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) surface developed by our group. We measured the band structure using angle-resolved photoemission spectroscopy and calculated the band dispersion using first-principles calculations in the frame work of density functional theory. From these results, we clarified the electronic band structure in both experiment and theory. Furthermore, we evaluated the mobility of electrons and holes, measured the surface phonon dispersion, and elucidated the etching process.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (42 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (38 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Effects of the deposition rate on growth modes of Ag islands on the hydrogen-terminated Si(111)-(1×1) surface: The role of surface energy and quantum size effect2017

    • Author(s)
      Jungmin Kang, Toyoaki Eguchi, Erina Kawamoto, Stephane Yu Matsushita, Kenya Haga, Shino Kanagawa, Andrzej Wawro, Ryszard Czajka, Hiroki Kato, and Shozo Suto
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 122 Issue: 9

    • DOI

      10.1063/1.5000699

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Anisotropic electronic band structure of intrinsic Si(110) studied by angle-resolved photoemission spectroscopy and first-principles calculations2017

    • Author(s)
      Matsushita Stephane Yu、Takayama Akari、Kawamoto Erina、Hu Chunping、Hagiwara Satoshi、Watanabe Kazuyuki、Takahashi Takashi、Suto Shozo
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 96 Issue: 12 Pages: 125302-125302

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.125302

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Wet chemical preparation and isotope exchange process of H/D-terminated Si(111) and Si(110) studied by adsorbate vibrational analysis2017

    • Author(s)
      Erina Kawamoto, Jungmin Kang, Takuya Matsuda, Taro Yamada, and Shozo Suto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Issue: 2 Pages: 1-7

    • DOI

      10.7567/jjap.56.025701

    • NAID

      210000147440

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface phonon dispersion on hydrogen-terminated Si(110)-(1 × 1) surfaces studied by first-principles calculations2015

    • Author(s)
      Stephane Yu Matsushita, Chunping Hu, Erina Kawamoto, Hiroki Kato, Kazuyuki Watanabe, and Shozo Suto
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 143 Issue: 21 Pages: 214702-214702

    • DOI

      10.1063/1.4936656

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 重水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン分散:第一原理計算によるフォノンバンド予測の可能性2018

    • Author(s)
      川本絵里奈, 松下ステファン悠, 岡田祐太, 胡春平, 渡辺一之, 山田太郎, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 第73会年次大会
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      江口豊明, 姜正敏, 福井邦虎, 芳賀健也, 川本絵里奈, 須藤彰三
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      日本物理学会 第73会年次大会
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    • Author(s)
      姜正敏, 江口豊明, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, 加藤大樹, Andrzej Wawro, Ryszard Czajka, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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      川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎A, 川勝年洋, 須藤彰三
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      日本物理学会 第72回年次大会
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      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるFe原子の吸着構造と電子状態のSTMによる評価2017

    • Author(s)
      川口諒, 江口豊明, 須藤彰三
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      日本物理学会 第72回年次大会
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      大阪大学(大阪、豊中)
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      2017-03-17
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  • [Presentation] STMによる水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgクラスターの初期成長過程2017

    • Author(s)
      永田龍太郎, 姜正敏, 川本絵里奈, 川口諒, 江口豊明, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] Etching process of hydrogen-terminated Si(110) vicinal surfaces prepared by a wet chemical process2017

    • Author(s)
      Layli Amaliya, Erina Kawamoto, Tomoyuki Yoneyama, Toshihiro Kawakatsu, Toyoaki Eguchi, Shozo Suto
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面の銀クラスターの成長過程2017

    • Author(s)
      青柳利哉, 川本絵里奈, 小嶋昭太郎, 姜正敏, 江口豊明, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] 赤外吸収による水素終端Si(110)-(1×1)表面のH-Si伸縮振動モードの解析2017

    • Author(s)
      河野純子, 川本絵里奈, 吉信淳, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪、豊中)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] Si(110)-(1×1)表面の異方的な電子バンド構造とホール有効質量:実験、理論、そして応用2017

    • Author(s)
      松下ステファン悠,高山あかり,川本絵里奈,胡春平,渡辺一之,高橋隆,須藤彰三
    • Organizer
      2017年度真空・表面科学合同講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるAg クラスターの初期成長過程の運動学的制御と量子サイズ効果2017

    • Author(s)
      姜正敏,江口豊明,永田龍太郎,川本絵里奈,松下ステファン悠,芳賀健也,金川詩野,加藤大樹, CzajkaRyszard,須藤彰三
    • Organizer
      2017年度真空・表面科学合同講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Etching process of hydrogen-terminated Si(110) vicinal surfaces revealed by Kuramoto-Sivashinsky equation2017

    • Author(s)
      Layli Amaliya, Erina Kawamoto, Tomoyuki Yoneyama, Toshihiro Kawakatsu, Toyoaki Eguchi, Shozo Suto
    • Organizer
      2017年度真空・表面科学合同講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Si(110)-(1×1)表面の電子バンド構造:高分解能角度分解光電子分光法と第一原理計算2017

    • Author(s)
      松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, 胡春平, 渡辺一之, 高橋隆, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 赤外吸収による水素終端Si(110)-(1×1)表面のH-Si伸縮振動モードの解析II2017

    • Author(s)
      河野純子, 川本絵里奈, 江口豊明, 吉信淳, 須藤彰三
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      日本物理学会 2017年秋季大会
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面の形態と構造2017

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      福井邦虎, 川本絵里奈, 芳賀健也, 江口豊明, 須藤彰三
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      日本物理学会 2017年秋季大会
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  • [Presentation] Ag島状成長過程における量子サイズ効果の発現 I:蒸着速度依存性2017

    • Author(s)
      姜正敏, 江口豊明, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, Andrzej Wawro, Ryszard Czajka, 加藤大樹, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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  • [Presentation] Ag島状成長過程における量子サイズ効果の発現 II:蒸着量依存性2017

    • Author(s)
      永田龍太郎, 姜正敏, 芳賀健也, 江口豊明, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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  • [Presentation] Wet Chemical Preparation and Isotope Exchange Process of H/D-Terminated Si(111) and Si(110) Surfaces Studied by HREELS2017

    • Author(s)
      Erina Kawamoto, Jungmin Kang, Takuya Matsuda, Taro Yamada and Shozo Suto
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Surface Science
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  • [Presentation] Anisotropic Electronic Band Structure of the Intrinsic Si(110)-(1×1) Surface Studied by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy and First Principles Calculations2017

    • Author(s)
      Stephane Yu Matsushita, Akari Takayama, Erina Kawamoto, Chunping Hu, Kazuyuki Watanabe, Takashi Takahashi and Shozo Suto
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Surface Science
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  • [Presentation] Effect of the deposition rate on growth mode of Ag island on the hydrogen-terminated Si(111)-(1×1) surface2017

    • Author(s)
      Jungmin Kang, Toyoaki Eguchi, Erina Kawamoto, Stephane Yu Matsushita, Kenya Haga, Shino Kanagawa, Andrzej Wawro, Ryszard Czajka, Hiroki Kato and Shozo Suto
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Surface Science
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgクラスターの成長過程と量子サイズ効果2017

    • Author(s)
      永田龍太郎, 姜正敏, 川本絵里奈, 川口諒, 江口豊明, 須藤彰三
    • Organizer
      東北大学院 理学研究科 ・生命理学研究科 理学・生命科学 2研究科合同シンポジウム 2017
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城、仙台)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] HREELSNの歴史と将来2016

    • Author(s)
      須藤彰三
    • Organizer
      2016年度真空・表面科学合同講演会2016年度
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知、名古屋)
    • Year and Date
      2016-11-29
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    • Invited
  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1) 表面上のAg ナノクラスターの成長過程III:蒸着速度依存性2016

    • Author(s)
      姜正敏, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, 加藤大樹, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス (石川、金沢)
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)表面のエッチング過程III:KPZ方程式による考察2016

    • Author(s)
      川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 川勝年洋, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス (石川、金沢)
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるFe原子の初期吸着状態のSTM観察2016

    • Author(s)
      川口諒, 江口豊明, 永田龍太郎, 芳賀健也, A. Wawro, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス (石川、金沢)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1) 表面のSTM観察III:電圧依存性2016

    • Author(s)
      芳賀健也、松下ステファン悠、川本絵里奈、松田卓也、小方亨、吾妻広夫、伊藤隆、須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス (石川、金沢)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Crystal orientation and morphology of Ag nanoclusters grown on the hydrogen-terminated Si(111)-(1×1) surface2016

    • Author(s)
      Jungmin KANG, Erina KAWAMOTO, Stephane Yu MATSUSHITA,Shino KANAGAWA, Shotaro KOJIMA, Hiroki KATO, Shozo SUTO
    • Organizer
      20th INTERNATIONAL VACUUM CONGRESS
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2016-08-21
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  • [Presentation] Nonlinear etching process of hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) surfaces2016

    • Author(s)
      Erina KAWAMOTO, Stephane Yu MATSUSHITA, Taro YAMADA, Toshihiro KAWAKATSU, Shozo SUTO
    • Organizer
      20th INTERNATIONAL VACUUM CONGRESS
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2016-08-21
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  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの成長過程:蒸着速度依存性2016

    • Author(s)
      姜正敏,川本絵里奈,松下ステファン悠,金川詩野,加藤大樹,須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
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      東北学院大学 (宮城、仙台)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 重水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン分散:実験と理論2016

    • Author(s)
      岡田祐太,川本絵里奈,胡春平,松下ステファン悠,山田太郎,渡辺一之,須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 (宮城、仙台)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] Si(111)-(7×7)表面のAg吸着ポテンシャルII:STM観察2016

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      梶田智宏,永田龍太郎,堀井広幸,芳賀健也,J.Osiecki,R.Czajka,粕谷厚生,須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 (宮城、仙台)
    • Year and Date
      2016-03-19
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの成長過程2016

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      姜正敏,川本絵里奈,松下ステファン悠,金川詩野,加藤大樹,須藤彰三
    • Organizer
      平成27年度日本表面科学会東北・北海道支部講演会
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      東北大学多元物質科学研究所 (宮城、仙台)
    • Year and Date
      2016-03-09
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面の平坦性と周期的エッチング過程2015

    • Author(s)
      川本絵里奈,松下ステファン悠,山田太郎,須藤彰三
    • Organizer
      第35回表面科学学術講演会
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      つくば国際会議場 (茨城、つくば)
    • Year and Date
      2015-12-01
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノンII:実験と理論2015

    • Author(s)
      松下ステファン悠, 胡春平, 川本絵里奈, 加藤大樹, 渡辺一之, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
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      関西大学 千里山キャンパス (大阪、吹田)
    • Year and Date
      2015-09-16
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM像の電圧依存性と電子状態との相関2015

    • Author(s)
      松下ステファン悠, 松田卓也, 胡春平, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 渡辺一之, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
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      関西大学 千里山キャンパス (大阪、吹田)
    • Year and Date
      2015-09-16
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面の周期的なエッチング過程の考察2015

    • Author(s)
      川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学 千里山キャンパス (大阪、吹田)
    • Year and Date
      2015-09-16
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  • [Presentation] 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM観察:電圧依存性2015

    • Author(s)
      松下ステファン悠, 松田卓也, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 伊藤隆, 須藤彰三
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学 千里山キャンパス (大阪、吹田)
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Surface phonon dispersion of the hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) surface: Experiment and theory2015

    • Author(s)
      Shozo Suto, SY Matsushita, Chunping Hu, Erina Kawamoto, Hiroki Kato, Kazuyuki Watanabe
    • Organizer
      European Conference on Surface Science
    • Place of Presentation
      The International Convention Center of Barcelona (スペイン)
    • Year and Date
      2015-08-31
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-05-15  

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