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Optical and Optoelectronic Studies of Boron Nitride Nanotube/Carbon Nanotube Coaxial Heterostructures

研究課題

研究課題/領域番号 20K15121
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

李 臻  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 基礎科学特別研究員 (20869359)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードcarbon nanotubes / boron nitride nanotubes / heterostructure / excitons / photoluminescence / heterostructures
研究開始時の研究の概要

Novel excitonic properties in the 1D coaxial heterostructures will be explored via optical means. Exciton energy modulation in the carbon nanotube core and interlayer excitons induced by BN coating will be studied. Field-effect transistors will be developed to realize tunable single-photon emission.

研究実績の概要

Boron nitride coated single-walled carbon nanotubes were synthesized on location-tagged TEM grids by chemical vapor deposition. The number of boron nitride shells was controlled by adjusting the coating time. Due to the atomically thin nature of carbon nanotubes, boron nitride coating with different thickness yields different excitonic energy shifts observed by photoluminescence excitation spectroscopy. Both blueshift and redshift of the excitonic energy were observed, the redshift was considered to be caused by dielectric screening from the boron nitride shells and the blueshift was a result of the strain introduced by nonuniform coating. Nonetheless, more coating of boron nitride shells indeed gave rise to large excitonic energy shifts. Transmission electron microscopy was also performed to explore the relationship between the actual boron nitride shell number and the redshift of the excitonic energies. Identification of the carbon nanotubes that had been measured by photoluminescence excitation spectroscopy turned out to be difficult. A lower density of carbon nanotubes were necessary to ease the identification process. Chemical vapor deposition with lower density of catalysts and shorter coating time are in process.

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 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 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Quantum Emission Assisted by Energy Landscape Modification in Pentacene-Decorated Carbon Nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Li Zhen、Otsuka Keigo、Yamashita Daiki、Kozawa Daichi、Kato Yuichiro K.
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 8 号: 8 ページ: 2367-2374

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.1c00539

    • 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
  • [学会発表] Directional exciton diffusion in pentacene-decorated carbon nanotubes2020

    • 著者名/発表者名
      Zhen Li, Keigo Otsuka, Daiki Yamashita, Yuichiro K. Kato
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Directional exciton diffusion in pentacene-decorated carbon nanotubes2020

    • 著者名/発表者名
      Zhen Li, Keigo Otsuka, Daiki Yamashita, Yuichiro K. Kato
    • 学会等名
      The Fullerenes, Nanotubes and Graphene Research Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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