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Interlayer excitons in 1D-2D heterostructures and its applications

研究課題

研究課題/領域番号 20K15120
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28020:ナノ構造物理関連
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) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードcarbon nanotube / hexagonal boron nitride / tungsten diselenide / exciton / carbon nanotubes / 2D materials / heterostructure / excitons / cavity / dielectric screening
研究開始時の研究の概要

Interlayer excitons will be explored in 2D-1D van der Waals heterostructures. Emission wavelength of the interlayer excitons will be modulated by choosing different 2D materials. Novel photonic devices such as excitonic transistors and photodiodes will be developed based on the interlayer excitons.

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、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、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あるいは二セレン化タングステン(WSe2)とカーボンナノチューブのヘテロ構造を作り、二次元材料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, a strong exciton transfer between WSe2 and CNTs reveal novel excitonic physics in mixed dimensional heterostructures.

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3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 (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

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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