カーボンナノチューブによる連続可変バンドエンジニアリングの構築と光・電子素子応用

利用碳纳米管构建连续可变能带工程及其在光电器件中的应用

• 批准号: 18760018
• 负责人: 牧 英之
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760018/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 発光素子; バンドエンジニアリング

本研究では、カーボンナノチューブデバイスを用いて、(1)"電界・応力"という外部入力により可変的に"バッド端変調・バンドギャップ変調"を行う新たなバンドエンジュアリングを構築することを目的とする。また、本研究での外部入力によるバンド端・バンドギャップ変調の実現により、より複雑なキャリア挙動の動的制御や発光波長の連続制御が可能となることから、本研究では連続可変バンドエンジニアリングの応用として、(2)キャリア再結合時間の動的制御による単一光子発生素子およびバンドギャップ連続制御による波長可変発光素子の開発という、これまでのバンドエンジュアリングでは実現できない新規光・電子デバイス開発を行う。本年度は、(a)発光素子実現のためのキャリア制御法の構築、(b)局所電界印加素子の作製、(c)応力による連続可変なバンドギャップ制御に関する研究を行った。(a)では、フォトルミネッセンスで発光が確認されている化学気相法により成長したカーボンナノチューブ薄膜に対して、低・高仕事関数電極形成することにより、n型、p型、アンバイポーラ特性が得られることを明らかにした。(b)では、一本のカーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブ薄膜に対して局所的に電界を印加可能な素子の作製を試みた。その結果、一本のカーボンナノチューブを用いた素子で、二重結合量子ドット形成によるゲート電圧特性を得ることに成功し、局所ゲート電圧印加に成功した。(c)では、圧電素子を用いてカーボンナノチューブに対して応力印加可能なデバイスを試作した。この素子におけるフォトルミネッセンス測定により、一本のカーボンナノチューブに対して引っ張り歪を印加することで、連続的にバッドギャップが制御できることを示すとともに、繰り返し歪により、可変的にバンドギャップが制御できることを示した。

This study で は, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ デ バ イ ス を with い て, (1) "force electricity industry · 応" と い う external に into force よ り can - に "バ ッ ド end - adjustable · バ ン ド ギ ャ ッ プ - the" を line う new た な バ ン ド エ ン ジ ュ ア リ ン グ を build す る こ と を purpose と す る. ま た, this study で の external に into force よ る バ ン ド end · バ ン ド ギ ャ ッ プ - adjustable の be presently に よ り, よ り complex 雑 な キ ャ リ ア 挙 の move the suppression of や の 発 wavelength even 続 suppression が may と な る こ と か ら, this study で は even 続 can - バ ン ド エ ン ジ ニ ア リ ン グ の 応 with と し て, (2) the キ ャ リ ア recombination time の dynamic suppression に よ る 単 a photon 発 element child raw お よ び バ ン ド ギ ャ ッ プ even 続 suppression に よ る wavelength can be - 発 light element child の open 発 と い う, こ れ ま で の バ ン ド エ ン ジ ュ ア リ ン グ で は be presently で き な い new rules, electronic light デ バ イ ス open 発 う を line. This year は, 発 optical element (a) be is の た め の キ ャ リ ア の suppression method to construct, (b) electric industry bureau Inca system, (c) 応 force の son に よ る even 続 can - な バ ン ド ギ ャ ッ プ suppression に masato す る を line っ た. (a) で は, フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス で 発 light が confirm さ れ て い る chemical 気 phase に よ り growth し た カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ film に し seaborne て masato, low cross things several electrode formed す る こ と に よ り, n, p, ア ン バ イ ポ ー ラ features が must ら れ る こ と を Ming ら か に し た. (b) で は, a の カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ ま た は カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ film に し seaborne て bureau に electricity industry を Inca may な element system を の son try み た. そ の results, a の カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を with い た で, double up the quantum ド ッ ト form に よ る ゲ ー ト electric 圧 features を must る こ と に し success, bureau ゲ ー ト electric 圧 Inca に successful し た. (c) で は, 圧 electric element を with い て カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ に し seaborne て 応 force Inca may な デ バ イ ス を attempt し た. こ の element child に お け る フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス determination に よ り, a の カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ に し seaborne て lead っ zhang り slanting を Inca す る こ と で, even 続 に バ ッ ド ギ ャ ッ プ が suppression で き る こ と を shown す と と も に, Qiao り return し slanting に よ り, but - に バ ン ド ギ ャ ッ プ が suppression で き る こ と を shown し た.

项目成果

Transport Characteristic Control of Field-Effect Transistors with Single-Walled Carbon Nanotube Films Using Electrode Metals with Low and High Work Functions

使用低功函数和高功函数电极金属的单壁碳纳米管薄膜场效应晶体管的输运特性控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 45
• 作者: Hideyuki Maki;Testuya Sato;Koji Ishibashi
• 通讯作者: Koji Ishibashi

化学気相成長単層カーボンナノチューブに対する異なる仕事関数の金属を用いた電極形成

利用具有不同功函数的金属形成电极用于化学气相沉积单壁碳纳米管

• 发表时间: 2007
• 作者: 日比 野訓士;牧 英之;谷山 智康;佐藤 徹哉
• 通讯作者: 佐藤 徹哉

Band Gap Narrowing and Electron Doping by Potassium Encapsulation into Single-Walled Carbon Nanotubes

通过将钾封装到单壁碳纳米管中来缩小带隙并进行电子掺杂

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 46
• 作者: Hideyuki Maki;Satoru Suzuki;Testuya Sato;Koji Ishibashi
• 通讯作者: Koji Ishibashi

Direct observation of the deformation and the band gap change from an individual single-walled carbon nanotube under uniaxial strain.

• DOI: 10.1021/nl062680v
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Nano letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: H. Maki;Testuya Sato;K. Ishibashi

一軸引っ張り歪印加による孤立単層カーボンナノチューブのバンドギャップ連続制御

通过施加单轴拉伸应变连续控制孤立的单壁碳纳米管

• 发表时间: 2007
• 作者: 牧 英之;佐藤 徹哉;石橋 幸治
• 通讯作者: 石橋 幸治