Terahertz spectroscopic study of transport and photo-excited carrier dynamics of carbon nanotubes

• Project/Area Number: 18340082
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: SHIMANO Ryo The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 准教授 (40262042)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WATANABE Shinichi 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (10376535)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥17,580,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2008: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2007: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2006: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / テラヘルツ / 超高速分光 / 有効媒質理論 / 誘電関数 / 高密度励起効果 / キャリアダイナミクス / ポンププローブ分光法 / テラベルツ / ポンププローブ分光

Research Abstract

広帯域テラヘルツ時間領域分光法を開発し、カーボンナノチューブ(CNT)を孤立分散させたポリマー薄膜の複素誘電率を0.5THzから20THzに亘る広い周波数範囲で決定した。有効媒質理論を用いて薄膜の誘電率からカーボンナノチューブの複素誘電率、光学伝導度を導出した。さらに、光ポンプテラヘルツプローブ分光法によりCNT の光励起キャリアダイナミクスを調べ、光励起された自由キャリアの応答を観測することに成功した。テラヘルツ帯複素誘電率スペクトル形状解析により、光励起キャリアの振る舞いはドルーデ応答とは大きく異なりキャリアの局在性を反映していることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Spin density wave gap in (TMTSF)_2PF_6 probed by reflection-type terahertz time domain spectroscopy (2008)
  • Author(s): S. Watanabe, R. Kondo, S. Kagoshima and R. Shimano
  • Journal Title: Phys.Stat. Solidi (b)245 Pages: 2688-2690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-density-wave gap in (TMTSF)2PF6 probed by reflection (2008)
  • Author(s): S. Watanabe, R. Kondo, S. Kagoshima, and R. Shimano
  • Journal Title: Phys. Stat. Solidi (b) 245 Pages: 2688-2690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Compact terahertz time domain spectroscopy system with diffraction-limitted spatial resolution (2007)
  • Author(s): S. Watanabe and R. Shimano
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dielectric properties of single-walled carbon nanotubes in the terahertz frequency range (2007)
  • Author(s): H. Nishimura, N. Minami and R. Shimano
  • Journal Title: Appl.Phys. Lett 91
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Broadband THz time-domain spectroscopy of single-wall carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): H.Nishimura
  • Journal Title: Proceedings of Quantum Electronics and Laser Science Conference 2007 in press
• [Presentation] 孤立分散したカーボンナノチューブ薄膜の光ポンプテラヘルツプローブ分光 (2008)
  • Author(s): 芝沼隆太、島野亮、南信次
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 孤立分散したカーボナノチューブ薄膜の光ポンプテラヘルツプローブ分光 (2008)
  • Author(s): 芝沼隆太, 島野亮, 南信次
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
• [Presentation] THz時間領域ポンププローブ分光法によるSiの励起子・電子正孔液滴形成ダイナミクスの観測 (2008)
  • Author(s): 鈴木剛, 島野亮
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
• [Presentation] 広帯域THz分光法によるSiの高密度光励起電子正孔系のダイナミクスの観測 (2008)
  • Author(s): 岩宮賢, 島野亮
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
• [Presentation] THz分光法による間接遷移型半導体Siの励起子及び電子正孔プラズマの観測 (2007)
  • Author(s): 岩宮賢, 島野亮
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Very compact THz-TDS imaging system with diffraction limited spatial resolution (2007)
  • Author(s): S. Watanabe and R. Shimano
  • Organizer: Joint 33nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves, and 16^th International Conference on TH Electronics (IRMMW-THz2007)2007), Sept
  • Place of Presentation: Cardiff, UK
• [Presentation] Broadband THz time-domain spectroscopy of single-wall carbon nanotubes (2007)
  • Author(s): H. Nishimura, N. Minami and R. Shimano
  • Organizer: Quantum Electronics and Laser Science Conference, (CLEO/QELS2007)
  • Place of Presentation: Baltimore, USA
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブ/ポリマー複合薄膜のTHz帯誘電率の温度依存性 (2007)
  • Author(s): 西村久明, 島野亮, 宮下香苗, 南信次
  • Organizer: 日本物理学会2007年春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
• [Presentation] 低温・強磁場下測定に向けた小型テラヘルツ分光装置の開発 (2007)
  • Author(s): 渡邉紳一, 島野亮
  • Organizer: 日本物理学会2007年春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
• [Presentation] モノリシック型小型テラヘルツ分光装置 (2007)
  • Author(s): 渡邉紳一, 島野亮
  • Organizer: 応用物理学会THz電磁波技術研究会主催「テラヘルツ分光法」研究会
  • Place of Presentation: 加賀山代温泉
• [Presentation] THz spectroscopy of carbon nanotubes, Hong Kong-Japan Workshop on Carbon Related Nanostructures (2006)
  • Author(s): Ryo Shimano
  • Organizer: Hong Kong University of Science and Technology
  • Place of Presentation: Hong Kong,China(invited)
  • Year and Date: 2006-04-13
• [Presentation] テラヘルツ時間領域分光法-固体分光の視点から- (2006)
  • Author(s): 島野亮
  • Organizer: 東京大学レーザーアライアンスシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブ/ポリマー複合膜のTHz帯における複素誘電率計測, (2006)
  • Author(s): 西村久明, 島野亮, 南信次
  • Organizer: 日本物理学会2006年秋季大会
  • Place of Presentation: 千葉大学