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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

Research Project

Project/Area Number 18760018
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

牧 英之  Keio University, 理工学部, 助教 (10339715)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Keywords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
Research Abstract

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。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Direct observation of the deformation and the band gap change from an individualsingle-walledcarbon nanotube under uniaxial strain2007

    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Testuya Sato and Koji Ishibashi
    • Journal Title

      Nano Letters 7

      Pages: 890-895

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Band Gap Narrowing and Electron Doping by Potassium Encapsulation into Single-Walled Carbon Nanotubes2007

    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Satoru Suzuki, Testuya Sato, Koji Ishibashi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 2486-2489

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Direct observation of the deformation and the band gap change from an individual single-walled carbon nanotube under uniaxial strain2007

    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Testuya Sato, Koji Ishibashi
    • Journal Title

      Nano Letters 7

      Pages: 890-895

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Transport Characteristic Control of Field-Effect Transistors with Single-Walled Carbon Nanotube Films Using Electrode Metals with Low and High Work Functions2006

    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Testuya Sato, Koji Ishibashi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 45

      Pages: 7234-7236

    • NAID

      10018246933

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      水野 智行, 牧 英之, 鈴木 哲, 小林 慶裕, 佐藤 徹哉
    • Organizer
      フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-03-04
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    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Testuya Sato and Koji Ishibashi
    • Organizer
      International Carbon Nanotube Conference in NU
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-02-14
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      Hideyuki Maki, Testuya Sato and Koji Ishibashi
    • Organizer
      International Sjrmposiuin on Advanced Nanodevices and Nanoteclinology
    • Place of Presentation
      ハワイ
    • Year and Date
      2007-12-04
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    • Author(s)
      Hideyuki Maki, Testuya Sato and Koji Ishibashi
    • Organizer
      2007 International Conference on SoUd State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-09-20
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      牧 英之、佐藤 徹哉、石橋 幸治
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2007-09-06
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      日比 野訓士, 牧 英之, 谷山 智康, 佐藤 徹哉
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2007-09-06
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2007

    • Author(s)
      牧 英之、佐藤 徹哉、石橋 幸治
    • Organizer
      第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2007-07-11
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      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 波長可変カーボンナノチューブ素子2006

    • Inventor(s)
      牧英之, 佐藤徹哉, 石橋幸治
    • Industrial Property Rights Holder
      牧英之, 佐藤徹哉, 石橋幸治
    • Industrial Property Number
      2006-325421
    • Filing Date
      2006-12-01
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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