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2013 Fiscal Year Annual Research Report

集積化可能な超高速カーボンナノチューブ発光素子開発

Research Project

Project/Area Number 23686055
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

牧 英之  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (10339715)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywordsカーボンナノチューブ / 発光素子 / 半導体 / 光集積回路 / 光・電子集積回路 / 光通信
Research Abstract

本研究では、カーボンナノチューブ用いて超高速・超小型・省電力・低コストの発光素子を開発することを目的としている。ここでは、半導体での電子・正孔再結合による発光素子および黒体放射による発光素子について検討する。その発光機構の解明と発光特性向上を進めるともに、光ファイバーでの光通信の実演やシリコン上への発光素子の集積化、光インターコネクトの実演を目的としている。
本年度は、半導体カーボンナノチューブを用いた発光素子における発光機構解明と高輝度化、黒体放射発光素子における高速変調性機構の理論的解明について研究を進めた。半導体カーボンナノチューブ薄膜を用いた発光素子では、発光素子への様々なバイアス電圧・ゲート電圧において発光のスペクトルや偏光依存性を調べ、半導体CNT薄膜における励起・発光機構の詳細を調べた。その結果、得られた発光は、複数のピーク状の発光とわずかなブロードの黒体放射スペクトルの重ね合わせで説明できた。さらに、その発光は、偏光依存性を有しており、一次元物質からのEL発光が支配的であることが明らかとなった。黒体放射素子では、高速発光を理論的に解明するため、CNT薄膜をCNTアレーとモデル化し、CNTおよびSiO2基板中での熱伝導を熱伝導方程式をグリーン関数を用いて解析的に求めた。本手法により求めた熱伝導を元にCNT発光をシミュレーションしたところ、実験での発光時間分解測定結果を完全に説明することに成功し、デバイスモデル構築に成功した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] シリコンチップ上・超小型カーボンナノチューブ発光素子2014

    • Author(s)
      牧英之
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 5月号, 65巻, 5号 Pages: 360-365

  • [Journal Article] An electrically-driven, ultra-high-speed, on-chip light emitter based on carbon nanotubes2014

    • Author(s)
      Tatsuya Mori, Yohei Yamauchi, Satoshi Honda, Hideyuki Maki
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrically driven, narrow-linewidth blackbody emission from carbon nanotube microcavity devices2013

    • Author(s)
      Masanori Fujiwara, Daiju Tsuya, and Hideyuki Maki
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett

      Volume: 103 Pages: 143122

    • DOI

      10.1063/1.4824207

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 半導体カーボンナノチューブ薄膜を用いた微小・高速発光素子2014

    • Author(s)
      鈴木祐司、牧英之
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原市
    • Year and Date
      2014-03-20
  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブを用いた通信波長帯域での単一光子生成2014

    • Author(s)
      遠藤匠、早瀬潤子、牧英之
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原市
    • Year and Date
      2014-03-17
  • [Presentation] Light emitter based on purified semiconducting Single - walled carbon nanotube films2013

    • Author(s)
      Y. Suzuki, H. Maki
    • Organizer
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • Place of Presentation
      Makuhari, Japan
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] Telecom - Wavelength Photoluminescence from Single - Walled Carbon Nanotube for Single Photon Emission2013

    • Author(s)
      T. Endo, J. Ishi-Hayase, H. Maki
    • Organizer
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • Place of Presentation
      Makuhari, Japan
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] Carbon nanotube based ultra-high-speed blackbody emitters2013

    • Author(s)
      H. Maki, T. Mori, Y. Yamauchi
    • Organizer
      The Fourteenth International Conference on the Science and Applications of Nanotubes
    • Place of Presentation
      Espoo, Finland
    • Year and Date
      20130624-20130628
  • [Presentation] Light emitter based on purified semiconducting single walled carbon nanotube films2013

    • Author(s)
      Y. Suzuki, H. Maki
    • Organizer
      The Fourteenth International Conference on the Science and Applications of Nanotubes
    • Place of Presentation
      Espoo, Finland
    • Year and Date
      20130624-20130628

URL: 

Published: 2015-05-28  

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