構造を精密制御された単層カーボンナノチューブの光物性

本研究では、高純度金属型および半導体型カーボンナノチューブ(CNT)試料を対象とした吸収分光、共鳴ラマン分光を行い、その基礎物性の解明を行った。1.金属型と半導体型CNTの薄膜を作製し、その膜厚を比較することで両試料の近赤外〜紫外領域における相対吸収強度を初めて決定した。この結果を利用すれば、試料中に含まれる金属型と半導体型の比を簡便に高精度で求めることが可能となる。2.酸を利用したCNTへのホールドーピングを行い、CNT薄膜の光学スペクトル・電気伝導度の変化を調べた。ドープされた半導体型CNTにおいては、励起子由来の吸収ピークの消失、赤外吸収強度の増加、伝導率の増加などの特徴を示した。一方、金属型CNTにおいては、キャリアをドープされた状況でも、その特殊な電子構造に由来して、吸収スペクトルや伝導度がほとんど変化しないことを明らかにした。CNTを透明電極に利用する際、伝導度の安定化は重要な課題であり、金属型CNTはそのような応用にとって大きな利点を持っているといえる。3.D-modeの共鳴ラマン分光測定を行うことで、フォノン構造と電子状態の関係について調べた。1.6〜2.7eVのエネルギー領域で共鳴ラマンスペクトルを測定した結果、D-mode振動数が金属型と半導体型の間で大きく異なることが明らかとなった。さらにホールドープ後では、低エネルギー側での励起においてのみ、D-modeが高波数側にシフトすることを見出した。これらの結果は、K点近傍の光学フォノンが電子系と強く相互作用していることを示唆している。

本研究では、高純度金属型および半導体型カーボンナノチューブ(CNT)試料を対象とした吸収分光、共鳴ラマン分光を行い、その基礎物性の解明を行った。1.金属型と半導体型CNTの薄膜を作製し、その膜厚を比較することで両試料の近赤外〜紫外領域における相対吸収強度を初めて決定した。この結果を利用すれば、試料中に含まれる金属型と半導体型の比を簡便に高精度で求めることが可能となる。2.酸を利用したCNTへのホールドーピングを行い、CNT薄膜の光学スペクトル・電気伝導度の変化を調べた。ドープされた半導体型CNTにおいては、励起子由来の吸収ピークの消失、赤外吸収強度の増加、伝導率の増加などの特徴を示した。一方、金属型CNTにおいては、キャリアをドープされた状況でも、その特殊な電子構造に由来して、吸収スペクトルや伝導度がほとんど変化しないことを明らかにした。CNTを透明電極に利用する際、伝導度の安定化は重要な課題であり、金属型CNTはそのような応用にとって大きな利点を持っているといえる。3.D-modeの共鳴ラマン分光測定を行うことで、フォノン構造と電子状態の関係について調べた。1.6〜2.7eVのエネルギー領域で共鳴ラマンスペクトルを測定した結果、D-mode振動数が金属型と半導体型の間で大きく異なることが明らかとなった。さらにホールドープ後では、低エネルギー側での励起においてのみ、D-modeが高波数側にシフトすることを見出した。これらの結果は、K点近傍の光学フォノンが電子系と強く相互作用していることを示唆している。