孤立単層カーボンナノチューブの光デバイス応用に向けた形態制御直接合成と光物性解明

用于光学器件应用的分离单壁碳纳米管的形态控制直接合成和光学特性阐明

• 批准号: 08J03712
• 负责人: 宮内 雄平
• 金额: $ 5.76万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J03712/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 励起子; 発光; 光物性; 量子効率; フォトルミネッセンス; 輻射寿命; 発光寿命

本年はまず、クリーンかつ構造の制御された単一架橋単層カーボンナノチューブを用いた電界効果トランシスタ構造を安定的に作製する技術を確立した。本デバイスはナノチューブの両端にソース電極とドレイン電極を備え、基板のスリット内側がサイドゲートとして働く。本デバイスの実現により、ナノチューブのフェルミレベルを電界効果により直接制御すると同時に、レイリー散乱分光及びラマン散乱分光を行うことが可能となった。ゲート効率については、金属ナノチューブのラマン散乱スペクトルにおけるGモードの線幅がフェルミレベルに応じて変化する性質を利用して見積もる手法を確立した。上記の手法により作製した単一ナノチューブデバイスを用いて、レイリー散乱スペクトルのゲート電圧依存性を調べたところ、ゲート電圧を印加するとともに、金属ナノチューブ、半導体ナノチューブそれぞれについて励起子エネルギーのシフト及び線幅の増加が観測された。線幅の増加はキャリア密度の増加にほぼ比例しており、励起子と注入されたキャリアとの散乱による励起子寿命や位相緩和時間の短縮によるものと考えられる。励起子エネルギーのシフトについては、励起子の結合エネルギーと電子・電子反発エネルギーが共に変化したことに起因すると考えられる。特に半導体ナノチューブについては、金属ナノチューブよりも小さなゲート電圧でも大きなレイリー散乱スペクトル変化が観測され、レイリー散乱強度についても大幅な変調(最大約80%程度のレイリー散乱光強度減少)が可能であることが明らかになった。上記のように、キャリア注入により単一ナノチューブデバイスの光学特性の大幅な変調が可能であることが明らかになったことは、今後のナノチューブの光応用にとって非常に重要な意義を持つと考えられる。

This year, the technology for the control of a single bridge structure was established. The substrate has an inner surface and an outer surface. This paper describes the effect of direct control on the scattering spectrum and the scattering spectrum. The characteristics of the metal and the line amplitude of the metal and the metal. Note that the above methods are used to adjust the voltage dependence of the semiconductor, metal, semiconductor, etc., and to increase the amplitude of the semiconductor. Increase in amplitude, increase in density, increase in ratio, excitation injection, decrease in excitation lifetime, decrease in phase relaxation time, etc. A study of the causes of excitation, electron and electron reactions In particular, semiconductor materials can be used to reduce the intensity of scattered light by 80%. The above note is of great importance to the study of the optical characteristics of the optical fiber.

项目成果

Simultaneous Rayleigh and Raman spectroscopy on suspended metallic single-walled carbon nanotubes under electrostatic gating

静电门控下悬浮金属单壁碳纳米管的同步瑞利和拉曼光谱

• 发表时间: 2010
• 作者: Yuhoi Miyauchi;Kazunari Matsuda;Yuki Yamamolo;Nantoshi Nakashima;Yoshihiko Kanemitsu;Y.Miyauchi;K.Matsuda;Y.Miyauchi;Y.Miyauchi;R.Matsunaga;Yuhei Miyauchi
• 通讯作者: Yuhei Miyauchi

Nonradiative exciton decay dynamics in hole-doped single-walled carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevb.81.033409
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Matsuda, Kazunari;Miyauchi, Yuhei;Kanemitsu, Yoshihiko
• 通讯作者: Kanemitsu, Yoshihiko

Exciton radiative lifetimes and coherence lengths in single-walled carbon nanotubes

单壁碳纳米管中的激子辐射寿命和相干长度

• 发表时间: 2009
• 作者: Yuhoi Miyauchi;Kazunari Matsuda;Yuki Yamamolo;Nantoshi Nakashima;Yoshihiko Kanemitsu;Y.Miyauchi;K.Matsuda;Y.Miyauchi;Y.Miyauchi;R.Matsunaga;Yuhei Miyauchi;Y.Miyauchi;松田一成;松田一成;松永隆佑;Y.Miyauchi;宮内雄平;宮内雄平;Y. Miyauchi;Y.Miyauchi
• 通讯作者: Y.Miyauchi

Symmetry-induced nonequilibrium distributions of bright and dark exciton states in single carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevb.80.115436
• 发表时间: 2009-09
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ryusuke Matsunaga;Y. Miyauchi;K. Matsuda;Y. Kanemitsu

単層カーボンナノチューブの輻射寿命

单壁碳纳米管的辐射寿命

• 发表时间: 2008
• 作者: Yuhoi Miyauchi;Kazunari Matsuda;Yuki Yamamolo;Nantoshi Nakashima;Yoshihiko Kanemitsu;Y.Miyauchi;K.Matsuda;Y.Miyauchi;Y.Miyauchi;R.Matsunaga;Yuhei Miyauchi;Y.Miyauchi;松田一成;松田一成;松永隆佑;Y.Miyauchi;宮内雄平;宮内雄平;Y. Miyauchi;Y.Miyauchi;宮内雄平
• 通讯作者: 宮内雄平