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ようこそ!半田岳人のウェブページです

  • 現所属
    XYZ研究室, コロンビア大学
  • E-mail
    th2922[at]columbia.edu

コロンビア大学XYZ研究室で博士研究員として勤務している半田です。 光エレクトロニックデバイス応用にむけて有望な材料や実際のデバイスの光物性研究を行っています。 既存のエネルギー変換技術に変革をもたらしたり、デバイス特性を大幅に向上させられるような、新しい物質・現象の発見が目標です。

半田岳人

Welcome to Taketo Handa's web page!

  • Affiliation
    XYZ group, Columbia University
  • E-mail
    th2922[at]columbia.edu

I am a postdoctoral researcher at the XYZ group, Columbia University. My research focuses on the fundamental understanding of photophysics of emerging optoelectronic materials and devices, particularly those could revolutionize existing energy conversion technologies.

最近の更新

Updates in English

ニューヨーク大学(NYU)でのCQPセミナーで発表します。初NYU楽しみです!

共著論文がJACS誌から出版されました!

共著論文がPRB誌から出版されました!

母校の明善高校の生徒さん達にむけてオンライン講演会を行いました!想定していたより何段階も理解力や頭脳の切れがあり、質疑応答は学会さながらの鋭さでタジタジでした。少しでも研究職の雰囲気や最新の研究の内容が伝わっていたらうれしいです。若い方々のエネルギーを吸収しました。

MRSEC symposiumで、テラヘルツ分光 × 二次元物質に関する最新の成果をシェアしました!(いつも通り)とても活発な議論となり、クリティカルなコメントを頂きました。

THz分光法を用いて2次元単層半導体の光励起下での準粒子の振る舞いを詳しく調べた論文がSci. Adv.誌から出版されました! 極限的な薄さに由来した巨大な励起子束縛エネルギーにより励起子が支配的な準粒子と考えられてきましたが、かなりの数の自由電荷も存在することが分かりました。厚さがナノメートル(10^-9)しかない物質の性質をミリメートル(10^-3)オーダーの長波長電磁波で調べられる点が個人的に面白いです。たくさんのチームとの共同研究により可能になりました、感謝です。

共同研究論文がarXivに投稿されました!

あけましておめでとうございます、今年はより一層頑張りたいと思います!

共同研究成果がNat. Commun.誌から出版されました。

共同研究成果がarXivにポストされました。

Primaryな超伝導ペア密度波(PDW)の観測を報告したPasupathyグループ(Columbia & BNL)との共同研究成果がNature誌から出版されました!

とても面白い変調実験手法を思いつきました(おそらく)。

THz分光を用いて、光励起下での単層TMDC中の素励起を詳しく調べた論文をarXivに投稿しました!Columbiaの多くのグループとMax Planck Institute for Polymer Rsearchの皆さんとの密な共同研究により得られた成果です。

京都大学時代に行っていた光電変換材料および太陽電池デバイスの評価をまとめたショートレビュー論文がECS J. Solid State Sci. Technol.誌から出版されました!詳しくは研究紹介ページで解説します(予定です)。

京都大学時代の若宮研究室との共同研究結果がSolar RRL誌から出版されました!透明電極であるITO層を薄膜化した際に生じてしまうストレインを効果的に取り除くことで、超薄膜、軽量、フレキシブルかつ高効率なペロブスカイト太陽電池の作製を報告したものです。

APS March Meeting @ Las Vegasに参加し発表しました!学会会場で高校の部活の先輩に遭遇したり、夜はきらびやかな街を楽しんだりと、in-personの学会を満喫しました。

EFRCのcollaborative meetingに参加しポスター発表を行いました

Pro-QMセミナーで発表を行いました!そうそうたる講演者のひとりとして加われて光栄です。In-personで白熱した議論となり楽しかったです。

コロンビアでの成果がJ. Phys. Chem. C誌から出版されました!Nuckolls、Roy、Berkelbachグループのみなさんとの密な共同研究の成果です。

[Re6Se8]という、構成原子数や構造が原子レベルで精密な多原子クラスターを一つの人工的な原子(超原子)とみなして、それらを共有結合でくっつけた2次元性固体の光学特性を実験と理論で詳しく調べた論文です。2次元面内のx方向とy方向で超原子間の結合様式が大きく異なっており強い面内構造異方性が存在します。その結果、超原子固体は直線偏光した発光を示し、さらにその偏光方向が温度に強く依存することが分かりました(室温と低温で偏光方向が90°変化)。室温・低温での発光偏光の方向はそれぞれ、面内の異方的な結合の方向と対応しており、そのメカニズムをDFTとTDDFTから議論しました。C60の論文とともに、超原子固体の光学応答は構成要素のクラスターの孤立時の分子軌道および共有結合で誘起される電子状態の変化からおおよそ説明することができました。これらの結果は、ある所望の物性を持つ新物質をボトムアップ方式で階層的に設計・実現したい際の良い指針になってくれると考えています。

コロンビアでの共同研究成果がNature誌から出版されました!C60フラーレン同士を原子レベルで精密な共有結合でハニカム構造状にくっつけることでマクロかつ2次元性の炭素化合物を合成し物性評価した論文です。論文中では、グラフェンとフラーレンを文字ってグラフラーレンと呼んでいます。我々XYZグループは、far-fieldの可視分光評価を担当しました。C60単体では禁制だったバンド端遷移が新物質では許容になりバンド端励起子が光りやすくなることや、bilayerの極限薄さでも発光が観測できること、C60間の共有結合の面内異方性を反映した直線偏光発光の存在などを明らかにしました。Air-stableです!

京都大学時代の若宮研との共同研究結果が、ACS Appl. Energy Mater.誌から出版されました!

1ドル150円を突破したようです。。

応用物理学会にてメタルフリー強誘電ペロブスカイトの光学応答に関する発表を行いました(9/23、セッション 12.3、zoom発表)。

共著論文がPhysical Review Materials 誌から出版されました! 強誘電性半導体であるSbSIに対して偏光分解コヒーレントフォノン分光を行うことで、電子-ソフトTOフォノン相互作用を詳細に議論した論文です。

論文がJ. Chem. Phys. 誌から出版されました! 太陽電池研究分野において、パルス励起時間分解測定によるキャリア寿命の決定は極めて重要な物性評価手法の一つとなっています。 しかし、パルス励起実験により得られるキャリア寿命が、実際のデバイスの動作条件である連続光励起下でのキャリア特性とどのように関連しているかは議論されてきませんでした。 本論文で我々は、シンプルな解析手法を提案し、パルス励起の実験結果から太陽光照射下・定常状態でのキャリア挙動を予測できることを示しました。 具体的には、パルス励起下で得たキャリア寿命の実験値から、連続1sun照射下での定常キャリア寿命・密度、発光効率、開放電圧損失を見積もりました。 基礎物性の評価とデバイス性能の理解の直接的な懸け橋になればと思っています。

メタルフリーペロブスカイトに関する成果について、いくつかのメディア(京大HP、京大化研HP、日刊工業新聞、マイナビニュースなど)で紹介頂きました!

京都大学時代の成果がScience Advances誌から出版されました!金属を用いていない強誘電ハライドペロブスカイトにおいて、実空間で異方性のある発光特性を観測し、さらにこの異方性が強誘電分極方向と関連していることを明らかにしました。

HPがアップグレードしました!友人のせいくんの素敵なpull requestに大感謝です!うまく表示されない場合はキャッシュを消してみてください

MRSEC symposiumで発表を行いました。

京都大学時代の若宮研究室との共同研究成果がEnergy Environ. Sci.誌から出版されました!鉛錫混晶系として世界最高効率のペロブスカイト太陽電池を報告し、内部の電荷キャリア挙動を議論している論文です。

福岡県飯塚市の中学校でのキャリア教育授業にオンライン参加しました!中学生に研究員の楽しさや実態が上手く伝わっていたら嬉しいです。若い生徒さん達のエネルギーを吸収しました。

鉛―錫混合ペロブスカイト太陽電池に関する京都大・若宮研究室との共同研究成果がChem. Sci.誌から出版されました!

ひさびさに更新しました... 2021年3月に6年間とてもお世話になった金光研究室にお別れを告げ、4月よりコロンビア大学XYZ研究室でJSPS海外特別研究員として勤務しています。たくさん更新できるようにアクティブに活動したいです。



錫ペロブスカイト半導体に関して若宮研究室と共同で執筆したspotlight論文がACS Appl. Electron. Mater.誌から出版されました!

ペロブスカイトのフォノンや熱物性、熱光学特性に関する我々のperspective論文がPhys. Chem. Chem. Phys.誌に出版されました!
この半導体のユニークな物性を簡潔に議論しました。2020 HOT PCCP articleに選ばれたため来年2月までフリーアクセスです。

応用物理学会(オンライン開催)に参加し、発表を行いました。

ハライドペロブスカイトの特異な負の屈折率温度係数の起源に関する論文がPhysical Review Materials 誌から出版されました!

高品質非鉛錫ペロブスカイトと高効率太陽電池の作製法に関する共同研究論文が Nature Communications誌から出版されました!

金光研の特定助教に着任しました。

京都大学から学位を授与されました。

第30回光物性研究会で発表を行いました。光物性研究会奨励賞を受賞しました、ありがとうございます!

新しい非鉛発光材料に関する共同研究成果がAPL Materials誌から出版されました (open access)!Scilightでも紹介されています。

日本物理学会@岐阜大学に参加しました。学生ポスター賞を受賞しました、ありがとうございます!

非鉛錫ハライドペロブスカイトの光物性に関するレビュー論文がAPL Materials誌から出版されました!Open accessです。

我々が昨年JJAP誌に報告したレビュー論文に対して、応用物理学会解説論文賞が授与されました!

鉛ハライドペロブスカイトの負の屈折率温度係数を報告した論文がScience Advances誌から出版され、京大HPで紹介頂きました!

東工大で開催された応用物理学会に参加しました。

広州で開催されたNMS-XIVで招待講演を行う機会を頂きました。

非鉛錫ペロブスカイト太陽電池に関する共同研究成果がAngewandte Chemie Int. Ed.誌から出版されました!

ハライドペロブスカイト半導体と太陽電池に関するレビュー論文がJapanese Journal of Applied Physics誌から出版されました!

非鉛錫ペロブスカイト半導体のバンド端光学応答に関する論文がPhysical Review Materials誌から出版されました!

応物@早稲田大学に参加しました。

タイで行われたiCeMS-VISTEC Joint Symposiumに参加しました。

応用物理学会講演奨励賞を受賞しました!ありがとうございます。

高純度錫ハライド錯体を用いた錫ペロブスカイト作製に関する共同研究成果がACS Omega誌に出版されました!

南京で開催されたNMS-XIIIに参加しました。

ウェブページを開設しました!

I'll be giving a talk at the CQP seminar at NYU! Actually my first visit to NYU!

Collaborative work published fromJACS!

Collaborative work published from PRB!

I gave an online class to freshmen at Meizen High School, Japan (my alma mater, actually!), which was so much fun! While the class was on my current research projects, I had various sharp questions and comments, which made me feel like I was in the Q&A session of a conference talk. It's always fun and inspiring to talk with people with fresh minds and very fundamental questions!

I gave a talk at the MRSEC symposium on our recent progeress on the THz spectroscopy x 2D materials. (As always,) it was a quite active discussion and got various critical feedvbacks!

Our paper studying the quasiparticles in photoexcited TMDC monolayers with THz spectroscopy has been published in Sci. Adv.! Due to their ultimately thin nature and consequent very large exciton binding energies, photoexcitation of TMDCs has been considered to result in the formation of charge-neutral excitons. Our work reveals the presence of large number of free charge carriers and its relation to defect states. One of the most fascinating aspects of this project is the ability to study the properties of atomically thin materials, thinner than a nanometer, using far-field THz waves with wavelengths on the order of a millimeter. This comprehensive work was made possible through exceptional collaboration with groups at Columbia and Max Planck Institute for Polymer Research. I deeply appreciate this collaboration!

Collaborative work was posted to the arXiv!

The new year has started! I'll try my best so I can fill this page with exciting updates!

Collaborative work now out from Nat. Commun.!

Collaborative work posted to the arXiv!

Collraborative work on primary Pair Density Wave (PDW) formation with the Pasupathy group (Columbia & Brookhaven National Lab) was published in Nature!

Our manuscript is posted to the arXiv where we thoroughly study quasiparticles in photoexcited single-crystal, monolayer TMDCs using ultrafast THz conductivity spectroscopy!

Our short review paper (work at Kyoto) was published in ECS J. Solid State Sci. Technol., summarizing our perspective on spectroscopic characterization of solar cell materials and its relation to the photovoltaic performance of a corresponding device! See more discussion in Research Page (coming soon!).

Collaborative work (done at Kyoto) was published in Solar RRL! We report the successful fabrication of deformation-free, ultrathin flexible perovskite solar cells. The key to success was effectively mitigating the strain typically arising in an ITO layer by forming a double ITO layer.

Attended APS March Meeting @ Las Vegas! Enjoyed the city with group members and ran into my friend from high school...- in-person meeting is great!

EFRC collaborative meeting

I gave a seminar at the Pro-QM Zeminar, having a lot of fun with in-person active discussion!

Our work, with the great collaoration with the Nuckolls, Roy, and Berkelbach groups was published in J. Phys. Chem. C!

We experimentally and theoretically studied optical responses and electronic structures of 2D superatomic solid made of atomically-precise [Re6Se8] clusters. We observe linearly polarized PL emissions whose direction strongly depends on the temperature. The two distinct directions of PL emissions observed at low and high temperatures correspond, respectively, to the asymmetric inter-cluster bonding directions within the 2D plane. With DFT and TDDFT, we discuss the microscopic origins of the observations and, more broadly, how the electronic structure of individual clusters evolves when they are fused together. Together with the findings on the C60-based superatomic solid, these results point to the possibility of strategic hierarchal design of superatomic solid with targeted properties.

Collaborative work at Columbia (led by the Roy group) was published in Nature, reporting the synthesis and evaluation of materials properties of graphullerene, a two-dimensional crystalline polymer of C60! We, the XYZ group, contributed to far-field visible spectroscopic studies. Spectroscopic findings include a brightening of excitons in graphullerene (compared to individual C60 clusters) due to the interlcuster-bonding-induced change in band-edge electornic structure, the observation of PL down to bilayer, and polarizaed PL emission reflecting the assymetric intercluser bonding within the 2D plane.

Anomolous drop of JPY-USD these days...

I gave a talk online for the JSAP Autumn Meeting on correlated luminescence and ferroelectricity in metal-free ferroelectric halide perovskite (Sep-23 at Session 12.3).

Collaborative work was published in Physical Review Materials! Coherent phonon spectroscopy revealed the electron-soft TO phonon coupling in a typical ferroelectric semiconductor SbSI.

Our paper was published in J. Chem. Phys.! In photovoltaic research, the determination of charge carrier lifetime using pulse-excitation time-resolved techniques constitutes invaluable means for evaluating material properties toward photovoltaic application. Despite its wide use, there has yet been concise discussion on how one can relate the lifetime determined by pulse-excitation measurements to the steady-state carrier lifetime and density that will be realized under cw excitation (actual operation condition). We propose in this paper a simple analysis procedure that enables predicting the steady-state carrier properties and thus relevant photovoltaic performance in a solar cell under cw 1-sun excitation based on pulse-excitation measurements. This would help directly bridge the fundamental understanding of material property and actual device performance!

Our recent paper was featured in several Japanese media! Thank you!

Our paper (done at Kyoto University) was published in Science Advances! We report the observation of correlated luminescence and ferroelectric properties in a metal-free ferroelectric halide perovskite!

I gave a talk at the MRSEC symposium.

Collarborative work on world-record lead-tin perovskite solar cells was published in Energy Environ. Sci.! We discuss the carrier dynamics in the high-quality perovskite thin films.

I joined an online class at a middle school in Fukuoka, where we discussed my career path as a scientific researcher. I had big fun talking with ambitious students.

Collarborative work on highly efficient lead-tin mixed perovskite solar cells was published in Chem. Sci.!

Since this April, I have been working as a JSPS postdoctoral research fellow at the XYZ group, Columbia University.



Our spotlight paper, which discusses fundamental optical properties and introduces novel strategies to achieve efficient lead-free tin perovskite solar cells, was published in ACS Appl. Electron. Mater. (written with Prof. Wakamiya group)!

Our perspective on phonon, thermal, and thermo-optical properties of halide perovskites was published in Phys. Chem. Chem. Phys.! The paper will be free to access until the end of February 2021 as it was selected as 2020 HOT PCCP article.

Attended the JSAP Fall meeting @ online.

Our paper reporting on the origin of unusual temperature dependence of refractive index in halide perovskite was published in Physical Review Materials (open access)!

Collaborative work on lead-free Sn perovskites with very high quality was published in Nature Communications!

I start working as a program-specific assistant professor.

I received a doctoral degree from Kyoto University.

Collaborative work on new lead-free metal halide materials was published in APL Materials! See also Scilight.

I had a presentation at JPS meeting @GifuUniv (awarded the student presentation award).

Our review article on the photophysics of lead-free tin perovskites is now out in APL Materials (open access)!

We were awarded the JSAP Best Review Paper Award.

Our paper reporting negative thermo-optic coefficients in lead halide perovskite was published in Science Advances!
We demonstrated new optical applications using the discovered unique thermo-optic properties. Check this OA paper!

Attended JSAP Spring Meeting @ Tokyo Tech

I had an invited talk at 14th IUPAC International Conference (NMS-XIV)@Guangzhou, China.

Our paper on band-edge optical properties of lead-free tin perovskites was published in Physical Review Materials!

I had a commemorative lecture at JSAP Spring meeting, Waseda Univ.

I had an invited lecture at iCeMS-VISTEC Joint Symposium@Thailand.

Collaborative work on solvent-coordinated tin-halide complexes was published in ACS Omega!

Attended and had a presentation in 13th IUPAC International Conference (NMS-XIII), Nanjing.

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