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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Graphene-Based Transparent Antennas

Research Project

Project/Area Number 20H02209
Research InstitutionAoyama Gakuin University

Principal Investigator

黄 晋二  青山学院大学, 理工学部, 教授 (50323663)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 須賀 良介  青山学院大学, 理工学部, 准教授 (20398572)
渡辺 剛志  青山学院大学, 理工学部, 助教 (30803506)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsグラフェン / 透明アンテナ / CVD / インターカレーション
Outline of Annual Research Achievements

我々は、グラフェンを複数回の転写によって積層する技術と電子吸引性TFSA分子を用いたドーピング技術を併用したグラフェン透明電極の低抵抗化に取り組み、90%の高い可視光透過率を維持したまま、シート抵抗を80 Ω/sq に低減することに成功した。2020年度には、この低抵抗化に成功した3層積層グラフェンを用いて実際に透明アンテナを作製し、Wheeler cap法を用いて放射効率を評価したところ、52.5%という値を得た。
2022年度には、放射効率向上のために更なる低抵抗化を目指してグラフェンへのインターカレーションに取り組んだ。塩化鉄をインターカラントとして積層転写した3層グラフェンへのインターカレーションの条件最適化に取り組んだ結果、これまでで最も低いシート抵抗である 40 Ω/sq を達成した。最適化した条件でのインターカレーションによって、Gピークの位置は1584 cm-1から1621 cm-1へと大きくブルーシフトしている。このGピーク位置から、インターカレーションが各層にインターカラントが充填されたステージⅠまで進行していることが分かった。また、インターカレーション前に90.1%(波長550 nm)であった透過率は、インターカレーション後も89.4%を維持しており、低シート抵抗と高透過率の両立に成功したと言える。
また、ドープした3層積層グラフェンをシグナル線とするcoplanar waveguide (CPW)を作製し、50GHzまでの伝送特性を評価した。一連の研究を通して、グラフェンのシート抵抗の低減が伝送損失の低減につながることをはじめ、ミリ波帯のグラフェンデバイスを設計する上での重要な知見を得ることができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Graphene transparent antennas2023

    • Author(s)
      Koh Shinji、Kosuga Shohei、Suga Ryosuke、Nagata Shunichiro、Kuromatsu Sho、Watanabe Takeshi、Hashimoto Osamu
    • Journal Title

      Carbon Reports

      Volume: 2 Pages: 23~30

    • DOI

      10.7209/carbon.020104

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-layer graphene as a transparent electrode for electrogenerated chemiluminescence biosensing2022

    • Author(s)
      Watanabe Takeshi、Ishikawa Ryohei、Hara Natsumi、Iwasaki Takamitsu、Miyachi Mamoru、Shiigi Yusei、Takahashi Mayu、Kuroki Daichi、Koh Shinji
    • Journal Title

      Electrochemistry Communications

      Volume: 138 Pages: 107290~107290

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2022.107290

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polydopamine-assisted dip-and-dry fabrication of highly conductive cotton fabrics using single-wall carbon nanotubes inks for flexible devices2022

    • Author(s)
      Horita Yuito、Kuromatsu Sho、Watanabe Takeshi、Suga Ryosuke、Koh Shinji
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 30 Pages: 1971~1980

    • DOI

      10.1007/s10570-022-04955-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] グラフェン透明アンテナの開発について2022

    • Author(s)
      黄晋二
    • Journal Title

      Material Stage

      Volume: 22 Pages: 38~42

  • [Presentation] CVD Graphene-Based Optically Transparent Antennas2023

    • Author(s)
      Shinji Koh
    • Organizer
      9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON APPLIED SYSTEM INNOVATION 2023 (ICSAI2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] レーザ誘起法でポリイミドに作製した炭素系導電膜を用いたスクエアパッチアレー電波吸収体2023

    • Author(s)
      松本壮太、桑野匠邦、仁科勇太、須賀良介、黄晋二
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会
  • [Presentation] Polydopamine-Assisted Dip-and-Dry Fabrication of High Conductive Fabrics using Single-Wall Carbon Nanotube Inks2022

    • Author(s)
      Yuito Horita, Sho Kuromatsu, Takeshi Watanabe, Shinji Koh
    • Organizer
      the 15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Single-Wall Carbon Nanotube Monopole Antenna Using Poly (methyl methacrylate)-Supported Transfer Technique2022

    • Author(s)
      Sho Kuromatsu, Takeshi Watanabe, Ryosuke Suga, Yoshiyuki Nonoguchi, Osamu Hashimoto and Shinji Koh
    • Organizer
      the 15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Imaging single-crystal domains of CVD graphene on Ir(111)/alpha-Al2O3 (0001) by photoelectron momentum microscopy2022

    • Author(s)
      Eri Hashimoto, Yuki Onuma, Fumihiko Matsui and Shinji Koh
    • Organizer
      14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '22 (ALC'22)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Printed Quarter-Wavelength Absorber Using Carbon Nanotube Ink2022

    • Author(s)
      Sota Matsumoto, Ryosuke Suga, Hayama Hisanaga, Shusaku Okamyo, Hideki Mouri, Reina Sekihara, Osamu Hashimoto, Shinji Koh
    • Organizer
      2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Single-Wall Carbon Nanotube-Based Flexible Monopole Antenna Fabricated Using Poly (Methyl Methacrylate)-Supported Transfer Technique2022

    • Author(s)
      Sho Kuromatsu, Takeshi Watanabe, Yoshiyuki Nonoguchi, Ryosuke Suga, Osamu Hashimoto, Shinji Koh
    • Organizer
      2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FeCl3を用いた3層積層グラフェンへのインターカレーション2022

    • Author(s)
      國府 慶、畑田 要、奥田 崚太、渡辺 剛志、黄 晋二
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] グラフェン上に作製したコプレーナ導波路を用いたミリ波帯における単層及び3層グラフェンの伝送損失評価2022

    • Author(s)
      畑田 要、國府 慶、奥田 崚太、渡辺 剛志、黄 晋二
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Dip-and-Dry法による単層カーボンナノチューブインク高導電布の作製2022

    • Author(s)
      堀田 唯音、黒松 将、渡辺 剛志、黄 晋二
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] CMOS集積回路とCVD成長グラフェンの接続特性評価2022

    • Author(s)
      光石 幹、横式 康史、德田 崇、永田 駿一郎、渡辺 剛志、黄 晋二
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] ダイヤモンドゲート電極を用いたグラフェンFETの遊離塩素センサへの応用2022

    • Author(s)
      菅原大翔、渡辺剛志、栄長泰明、黄晋二
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] CVDグラフェンを用いたZスキーム光触媒の作製と評価2022

    • Author(s)
      鈴木純一郎、渡辺剛志、黄晋二
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] 光電子運動量顕微鏡を用いたIr(111)/α-Al2O3(0001)上CVDグラフェンの価電子帯分散マッピング2022

    • Author(s)
      橋本恵里, 大沼佑貴, 松井文彦, 黄晋二
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2022
  • [Presentation] グラフェンインクを用いた2層型電波吸収体の作製と評価2022

    • Author(s)
      和田圭太、黒松将、松本壮太、須賀良介、渡辺剛志、仁科勇太、黄晋二
    • Organizer
      第49回炭素材料学会年会
  • [Presentation] レーザ誘起法によって作製した炭素系導電膜を用いたパッチ型電波吸収体2022

    • Author(s)
      桑野匠邦、黒松将、松本壮太、 須賀良介、渡辺剛志、仁科勇太、黄晋二
    • Organizer
      第49回炭素材料学会年会
  • [Book] ワイヤレス電力伝送と5G通信の連携・融合に向けた干渉対策と展望(第2章)2023

    • Author(s)
      橋本修、黄晋二
    • Total Pages
      289
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1731-1
  • [Remarks] 黄研究室HP

    • URL

      http://www.ee.aoyama.ac.jp/koh-lab/index.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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