2012 Fiscal Year Annual Research Report
単層カーボンナノチューブデバイスにおける励起子の電界制御
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24340066
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 雄一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60451788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋田 行志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (20466775)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノチューブ・フラーレン / 光物性 / 物性実験 |
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| Research Abstract |
2012年度はすでに作製方法が確立している架橋カーボンナノチューブ電界効果トランジスターを用い、ソース・ドレイン電極間に電圧を印加することにより励起子物性の制御を試みた。この際、ソースとドレインに対称的に電圧を加えることにより、カーボンナノチューブ中央部での実効的なゲート電圧を無くし、デバイス絶縁膜の厚さを1ミクロンとすることによりゲートの効果をさらに低減した。フォトルミネッセンスイメージングにより電極間を架橋していることを確認し、励起分光によりカイラリティを明らかにしたうえで測定を行い、フォトルミネッセンスと光伝導度の同時測定を実現した。励起強度に対する応答を比較したところ、励起子の解離が起きているのは励起直後または緩和する過程であることを示唆していることが分かった。また、光伝導度分光により、励起エネルギーによって発光準位に緩和しにくいものや解離して伝導度に寄与しやすいものなどの区別がつけられることが明らかになった。発光特性についても、電界印加とともに強度の減衰、線幅の増大、そして発光波長の変化が観測されており、励起子物性の電界制御が可能であることを示した。
平行して行った光学系の改良では、直径が大きいカーボンナノチューブの測定を実現するために新たに検出器を導入した。暗電流が大きいものの、単一カーボンナノチューブの発光を検出できることを確認した。改良を経て、チップ面積全体を走査可能で電圧印加のための配線が整備してあり、励起波長・強度・偏光状態をコンピューター制御できる赤外分光顕微鏡となり、次年度以降の測定の効率化が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実施計画ではトランジスター構造を用いてソース・ドレイン間に電圧を加え、発光波長の変化を理論を比較し、光電流測定により励起子解離の検出を行い、また、平行して光学系の改良に取り組むと記載した。現在の進捗状況とほぼ同程度の内容となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、トランジスター構造を利用したフォトルミネッセンス・光伝導度測定を進めて励起子物性の電界制御に取り組むほか、局所ゲート付き架橋ナノチューブデバイスの試作および動作原理検証実験を進めて新原理による発光デバイスの可能性を検証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度の光学系の改良では、当初計画では基本的な部分から構築しなおすために多くの光学部品を導入することを想定していた。しかし効率を優先し、まずは現存の部品を有効活用して最小限の手間で改良を行ったため、物品費の使用額が計画を下回った。次年度にこれらの光学部品を順次導入して測定系の最適化を図る計画である。
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Research Products
(11 results)
