カーボンナノチューブにおける電子スピンダイナミクスの光検出

• 研究課題/領域番号: 21684016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 雄一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60451788)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円); 2011年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2009年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
• キーワード: 単層カーボンナノチューブ / スピン物性 / ナノデバイス / 光物性 / 物性実験

研究概要

単層カーボンナノチューブ内のスピンを光検出するために必要となるデバイス構造および測定手法の開発に取り組んだ。スピンの電気注入と光検出を両立させるため、架橋カーボンナノチューブに電極を取り付けた電界効果トランジスターの作製手法を確立した。また、単一ナノチューブの発光を検出可能なレーザー走査型共焦点蛍光顕微分光装置を構築し、さらに、スピン共鳴に必要な低温磁場環境およびマイクロ波の導入を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Spontaneous exciton dissociation in carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumamoto, M. Yoshida, A. Ishii, A. Yokoyama, T. Shimada, Y.K. Kato
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 11 ページ: 117401-117401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.117401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical control of individual carbon nanotube light emitters by spectral double resonance in silicon microdisk resonators (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T.Shimada, Y. K. Kato
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102 号: 16 ページ: 161102-161102
  • DOI: 10.1063/1.4802930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of carbon nanotube photoluminescence by photonic crystal nanocavities (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S.Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 雑誌名: Appl.Phys. Lett 巻: 101 号: 14 ページ: 141124-141124
  • DOI: 10.1063/1.4757876
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gate-induced blueshift and quenching of photoluminescence insuspended single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, S. Moritsubo, T.Shimada, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.121409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gate-induced blueshift and quenching of photoluminescence in suspended single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yasukochi, T.Murai, S.Moritsubo, T.Shimada, S.Chiashi, S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exciton diffusion inair-suspended single-walled carbonnanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Moritsubo, T. Murai, T. Shimada, Y.Murakami, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 104 号: 24 ページ: 247402-247402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.104.247402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Moritsubo, T.Murai, T.Shimada, Y.Murakami, S.Chiashi, S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 104 ページ: 247402-247402
  • 査読あり
• [学会発表] Spontaneous exciton dissociation in carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, Y. Kumamoto, A. Ishii, A. Yokoyama, T. Shimada, Y.K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 2014-03-07
• [学会発表] Diffusion-related exciton decay processes in air-suspended single-walled carbon nanotubes studied by photoluminescence microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ishii, M. Yoshida, Y.K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 2014-03-07
• [学会発表] Electrically generated nuclear spin polarization in In.04Ga.96As (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Trowbridge, B. Norman, Y. K. Kato, D. Awschalom, V. Sih
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Effects of longitudinal electric fields on carbon nanotube photoluminescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumamoto, M. Yoshida, A.Yokoyama, S. Yasukochi, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Optical coupling of air-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk resonators (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T.Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: MarchMeeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Chirality dependence of exciton diffusion inair-suspended single-walled carbonnanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T.Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Enhancement of photoluminescence fromsingle-walled carbon nanotubes by photonic crystal nanocavities (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S.Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-GrapheneGeneral Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] Chirality dependence of exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T.Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-GrapheneGeneral Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-03-12
• [学会発表] Optical coupling ofair-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, Y.K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-GrapheneGeneral Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] Observation of circulardichroism in individual air-suspendedsingle-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, A. Ishii, M. Yoshida, Y. K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-GrapheneGeneral Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] Electron spins in nonmagnetic semiconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. K. Kato
  • 学会等名: 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS 7)
  • 発表場所: Eindhoven, Netherlands
  • 年月日: 2012-08-05
• [学会発表] Exciton dynamics in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. K. Kato
  • 学会等名: GMSIInternational Workshop on CarbonNanotubes and Graphene
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] Enhancement of photoluminescence fromsingle-walled carbon nanotubes by photonic crystal microcavities (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S.Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Circular dichroism in air-suspendedsingle-walled carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, A. Ishii, M. Yoshida, T.Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston,Massachusetts, USA
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Photoluminescence from suspended individual 13 C-enriched nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Shimada, A. Yokoyama, A. Ishii, J Shiomi, S. Maruyama, Y. K. Kato,
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Excitondiffusionin air-suspended(9,8)carbonnanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Moritsubo,T.Murai,T.Shimada,Y.Murakami,S.Chiashi,S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Exciton diffusion in air-suspended (9,8) carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Moritsubo, T.Murai, T.Shimada, Y.Murakami, S.Chiashi, S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学、山形県山形市
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Construction of an optically-detected magnetic resonance system for investigating spins in single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, A. Yokoyama, S. Yasukochi, Y. K. Kato
  • 学会等名: 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech 6)
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2011-08-03
• [学会発表] Electron spins in nonmagnetic semiconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. K. Kato
  • 学会等名: 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech 6)
  • 発表場所: Matsue Japan
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Electron spins in nonmagnetic semiconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.K.Kato
  • 学会等名: 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech 6)
  • 発表場所: Kunibiki Messe, Matsue, Japan
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Construction of an optically-detected magnetic resonance system for investigating spins in single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, A. Yokoyama, S. Yasukochi, Y. K. Kato
  • 学会等名: 5th International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Gate-Induced Blueshift and Quenching of Photoluminescence in Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, T. Shimada, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: International Workshop on Metrology, Standardization and Industrial Quality of Graphene and Nanotubes (MSIGN11)
  • 発表場所: Cambridge,UK
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] Gate-Induced Blueshift and Quenching of Photoluminescence in Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yasukochi, T.Murai, S.Moritsubo, T.Shimada, S.Chiashi, S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 学会等名: International Workshop on Metrology, Standardization and Industrial Quality of Graphene and Nanotubes (MSIGN11)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] Gate-Induced Blueshift and Quenching of Photoluminescence in Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, T. Shimada, S.Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato,
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT11)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-11
• [学会発表] Exciton diffusion in air-suspended (9,8) carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Moritsubo, T. Murai, T. Shimada, Y. Murakami, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: 4th Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy (WONTON11)
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2011-05-29
• [学会発表] Photoconductivity measurements of single-walled carbon nanotube field effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Murai, S. Yasukochi, S. Moritsubo,T. Shimada, Y. Murakami, S. Chiashi,S. Maruyama, Y. K. Kato,
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Dallas, Texas, USA
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] Electric field dependence of photoluminescence from individual single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, T. Shimada, S.Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato,
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Dallas, Texas, USA
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] Exciton diffusion in air-suspended (9,8) carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Moritsubo, T. Murai, T. Shimada, Y.Murakami, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: 11th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT10)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Growth and photoluminescence of carbon-nanotubes laying on silicon substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: P. Loptien, S. Moritsubo, T. Murai, Y.K. Kato
  • 学会等名: Spring Meeting of the German Physical Society
  • 発表場所: Regensburg,Germany
  • 年月日: 2010-03-24
• [学会発表] Trench width dependence of photoluminescence intensity from individual suspended carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Moritsubo, T. Murai, T. Shimada, Y.Murakami, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Portland,Oregon, USA
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Trench width dependence of photoluminescence intensity from individual suspended carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Moritsubo, T.Murai, T.Shimada, Y.Murakami, S.Chiashi, S.Maruyama, Y.K.Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 単一カーボンナノチューブFET構造を用いた光電流測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村井智昭,森坪繁,嶋田行志,村上陽一,丸山茂夫,加藤雄一郎
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 海外留学とキャリアデザイン (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄一郎
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 様々な幅の溝に架橋させたカーボンナノチューブからのフォトルミネッセンス (2009)
  • 著者名/発表者名: 森坪繁,村井智昭,嶋田行志,村上陽一,丸山茂夫,加藤雄一郎
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Gate-Induced Blueshift and Quenching of Photoluminescence in Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, T. Shimada, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT11)
  • 発表場所: Cambridge, UK
• [学会発表] Gate-Induced Blueshift and Quenching of Photoluminescence in Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes
  • 著者名/発表者名: S. Yasukochi, T. Murai, T. Shimada, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: International Workshop on Metrology, Standardization and Industrial Quality of Graphene and Nanotubes (MSIGN11)
  • 発表場所: Cambridge, UK
• [学会発表] Electron spins in nonmagnetic semiconductors
  • 著者名/発表者名: Y. K. Kato
  • 学会等名: 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech 6)
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Exciton diffusion in air-suspended (9,8) carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: S. Moritsubo, T. Murai, T. Shimada, Y. Murakami, S. Chiashi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市、山形大学
  • 招待講演
• [学会発表] Photoluminescence from suspended individual 13C-enriched nanotubes
  • 著者名/発表者名: T. Shimada, A. Yokoyama, A. Ishii, J. Shiomi, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
• [学会発表] Circular dichroism in air-suspended single-walled carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, A. Ishii, M. Yoshida, T. Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
• [学会発表] Enhancement of photoluminescence from single-walled carbon nanotubes by photonic crystal microcavities
  • 著者名/発表者名: R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S. Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
• [学会発表] Exciton dynamics in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: Y. K. Kato
  • 学会等名: GMSI International Workshop on Carbon Nanotubes and Graphene
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
• [学会発表] Observation of circular dichroism in individual air-suspended single-walled carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, A. Ishii, M. Yoshida, Y. K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
• [学会発表] Optical coupling of air-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk resonators
  • 著者名/発表者名: S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T. Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
• [学会発表] Chirality dependence of exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T. Shimada,
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
• [学会発表] Enhancement of photoluminescence from single-walled carbon nanotubes by photonic crystal nanocavities
  • 著者名/発表者名: R. Watahiki, T. Shimada, P. Zhao, S. Chiashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, S. Maruyama,
  • 学会等名: The 44th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
• [学会発表] Chirality dependence of exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: A. Ishii, A. Yokoyama, M. Yoshida, T. Shimada,
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Optical coupling of air-suspended carbon nanotubes to silicon microdisk resonators
  • 著者名/発表者名: S. Imamura, R. Watahiki, R. Miura, T. Shimada, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Effects of longitudinal electric fields on carbon nanotube photoluminescence
  • 著者名/発表者名: Y. Kumamoto, M. Yoshida, A. Yokoyama, S. Yasukochi, Y. K. Kato
  • 学会等名: March Meeting of the American Physical Society
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [備考]
  • URL: http://ykkato.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 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/
• [備考]
  • URL: http://ykkato.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://ykkato.t.u-tokyo.ac.jp/