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2012 Fiscal Year Annual Research Report

架橋カーボンナノチューブにおける励起子ダイナミクス

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 23104704
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

加藤 雄一郎  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60451788)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Keywordsナノチューブ・フラーレン / 光物性 / 物性実験
Outline of Annual Research Achievements

2012年度は引き続き表面が清浄で励起子の本来の輸送特性を示すことが期待される架橋カーボンナノチューブを用いて、その励起子拡散長の系統的な測定に取り組んだ。まず、単一のナノチューブに対して励起スペクトルを取得し、励起および発光共鳴エネルギーを計測することによりカイラリティを特定する。偏光分光により、カーボンナノチューブの方位を測定し、その架橋長さを精密に決定した上で、長さの関数として発光強度を調査する。このようにして得たデータを、シミュレーションと比較することにより拡散長を測定する。定常状態における一次元拡散方程式の解を、拡散長およびカーボンナノチューブの架橋長さの関数として数値的に解くことにより励起子密度分布を求め、架橋長さに対する発光強度を計算する。計算結果と実験データを比較し、拡散長をパラメータとしてフィッティングを行って拡散長を推定する。
このような測定を多くのカイラリティに対して行うためには、大量のデータ収集が必要となるため、数ミリメートルの測定範囲を走査できる自動ステージを導入し、レーザー波長・強度・偏光を自動制御するシステムを構築した。輝度の高いナノチューブの位置座標を記録し、励起分光とカイラリティ同定、偏光分光、蛍光画像取得、励起強度依存性の測定といった一連の計測をほぼ自動化した。これにより、100本を超えるナノチューブの計測を実現し、カイラリティによって拡散長が大きく異なることを明らかにした。

また、励起子-励起子消滅過程の影響を調査するため、様々な架橋幅のナノチューブに対して励起強度依存性のデータを収集した。シミュレーションにも励起子-励起子消滅過程の効果を導入するため、モンテカルロ計算を行い、励起強度および架橋長さに関する依存性を同時に説明するためのモデルを構築した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Optical control of individual carbon nanotube light emitters by spectral double resonance in silicon microdisk resonators2013

    • Author(s)
      S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T. Shimada, Y. K. Kato
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 102 Pages: 161102

    • DOI

      10.1063/1.4802930

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of carbon nanotube photoluminescence by photonic crystal nanocavities2012

    • Author(s)
      R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S. Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 101 Pages: 141124

    • DOI

      10.1063/1.4757876

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Chirality dependence of exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes2013

    • Author(s)
      A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T. Shimada, Y. K. Kato
    • Organizer
      March Meeting of the American Physical Society
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2013-03-21
  • [Presentation] Optical coupling of air-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk resonators2013

    • Author(s)
      S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T. Shimada, Y. K. Kato
    • Organizer
      March Meeting of the American Physical Society
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2013-03-21
  • [Presentation] Effects of longitudinal electric fields on carbon nanotube photoluminescence2013

    • Author(s)
      Y. Kumamoto, M. Yoshida, A. Yokoyama, S. Yasukochi, Y. K. Kato
    • Organizer
      March Meeting of the American Physical Society
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2013-03-21
  • [Presentation] Enhancement of photoluminescence from single-walled carbon nanotubes by photonic crystal nanocavities2013

    • Author(s)
      R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S. Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
    • Organizer
      The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-13
  • [Presentation] Chirality dependence of exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes2013

    • Author(s)
      A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T. Shimada, Y. K. Kato
    • Organizer
      The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-12
  • [Presentation] Observation of circular dichroism in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes2013

    • Author(s)
      A. Yokoyama, A. Ishii, M. Yoshida, Y. K. Kato
    • Organizer
      The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-11
  • [Presentation] Optical coupling of air-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk2013

    • Author(s)
      S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, Y. K. Kato
    • Organizer
      The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-11
  • [Presentation] Exciton dynamics in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes2012

    • Author(s)
      Y. K. Kato
    • Organizer
      The DYCE International Workshop
    • Place of Presentation
      Kussharo, Japan
    • Year and Date
      2012-08-10
  • [Presentation] Electron spins in nonmagnetic semiconductors2012

    • Author(s)
      Y. K. Kato
    • Organizer
      7th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS 7)
    • Place of Presentation
      Eindhoven, Netherlands
    • Year and Date
      2012-08-05
    • Invited
  • [Presentation] Exciton dynamics in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes2012

    • Author(s)
      Y. K. Kato
    • Organizer
      GMSI International Workshop on Carbon Nanotubes and Graphene
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2012-06-15
  • [Remarks] 東京大学 工学系研究科 総合研究機構 加藤研究室

    • URL

      http://ykkato.t.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-02-02  

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