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Exciton physics in 1D-2D heterostructures

研究課題

研究課題/領域番号 19K23593
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

Fang Nan  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (50850509)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードcarbon nanotube / hexagonal boron nitride / exciton / screening effect / carbon nanotubes / 2D materials / heterostructure / excitons
研究開始時の研究の概要

Interlayer excitons will be studied in 2D-1D vdW heterostructures. These excitons are expected to have unique properties such as a long lifetime, aligned dipole moment, and the broken symmetry. This study opens up the newly unexplored research field focusing on the mixed-dimensional optics.

研究成果の概要

二次元材料はユニークな電子・光物性を持ち、次世代デバイスの材料として注目を集めています。六方晶窒化ホウ素(h-BN)は絶縁性の二次元材料で、不純物および欠陥が少なく、他の二次元材料の性能を引き出せることが分かっています。カーボンナノチューブは一次元材料であり、二次元材料同様に基板や表面の状態に敏感です。合成直後の架橋カーボンナノチューブは清浄な状態であり、光学特性は優れているのですが、シリコンなどの基板と接触すると消光効果が起き、 フォトルミネッセンスの強度は激減します。本研究では、h-BNとカーボンナノチューブのヘテロ構造を作り、h-BNとカーボンナノチューブの相互作用を調べました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

These findings indicate that h-BN is an ideal solid-state subsatrate for the CNTs photonic devices and open a new path-way for manipulating excitons in CNTs.Moreover, we also observe that intimate contact with the h-BN substrate could result in large modifications in excitonic energies.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Keigo、Fang Nan、Yamashita Daiki、Taniguchi Takashi、Watanabe Kenji、Kato Yuichiro K.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23413-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hexagonal Boron Nitride As an Ideal Substrate for Carbon Nanotube Photonics2020

    • 著者名/発表者名
      N. Fang, K. Otsuka, A. Ishii, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. Nagashio, and Y. K. Kato
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 号: 7 ページ: 1773-1779

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c00406

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Excitons in mixed-dimensional heterostructures2021

    • 著者名/発表者名
      Fang Nan
    • 学会等名
      「物質階層原理研究」&「ヘテロ界面研究」 2021年冬合同研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dielectric screening effects on photoluminescence of carbon nanotubes on hexagonal boron nitride2020

    • 著者名/発表者名
      N. Fang, K. Otsuka, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. Nagashio, Y. K. Kato,
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Dielectric screening effects on photoluminescence of carbon nanotubes on hexagonal boron nitride2020

    • 著者名/発表者名
      N. Fang, K. Otsuka, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. Nagashio, Y. K. Kato,
    • 学会等名
      The 58th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Hexagonal boron nitride as an ideal substrate for carbon nanotube photonics2020

    • 著者名/発表者名
      N. Fang, K. Otsuka, A. Ishii, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. Nagashio, Y. K. Kato,
    • 学会等名
      8th Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric screening effects on photoluminescence of carbon nanotubes on hexagonal boron nitride2020

    • 著者名/発表者名
      N. Fang, K. Otsuka, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. Nagashio, Y. K. Kato,
    • 学会等名
      PKU-Tsinghua-UTokyo Workshop on Nano Research
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-09-03   更新日: 2023-01-30  

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