単層カーボンナノチューブデバイス分析のその場レイリーイメージング分光

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06187
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 千足 昇平 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50434022)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: カーボンナノチューブ / レイリー散乱分光 / その場計測

研究実績の概要

単層カーボンナノチューブは，優れた電気伝導特性，熱伝導特性および光学特性を有するが，これらは周囲環境の条件に大きく影響を受ける．これは，単層カーボンナノチューブが原子1層のグラフェンを丸めた構造であり，比表面積が非常に大きく，表面を通じて物性が強く変調をされてしまうからである．本研究課題では，様々な応用が検討され実現されつつある単層カーボンチューブに対し，実際の応用においてデバイスに組み込まれた際にどのような物性変調を受けているかを明らかにし，それを基礎とすることで単層カーボンナノチューブデバイス特性の向上を目指した．単層カーボンナノチューブデバイスの1つとして，電界効果型トランジスターを作製し，そのトランジスター特性計測（電流-電圧特性のゲート電圧依存性）を計測しながら，その場で光学計測が可能な小型環境制御型チャンバーの設計，構築に成功した．さらにこの小型環境制御型チャンバー内では，デバイス温度や周囲環境ガス雰囲気も制御可能である．さらに，単層カーボンナノチューブ特性に強く影響を与えることで知られる水分子の吸着脱離による物性への影響をレイリー散乱分光法を用いて検出することに成功した．他の単層カーボンナノチューブ分光計測手法と比較し，レイリー散乱はその強度が強いため，短時間の計測で十分なS/Nのスペクトルを得ることが可能であるため，リアルタイムでの単層カーボンナノチューブ物性変化をモニタリングすることに成功した．

研究成果

• [雑誌論文] One-dimensional van der Waals heterostructures (2020)
  • 著者名/発表者名: Xiang R. 、Inoue T. 、Zheng Y. 、Kumamoto A.、Qian Y. 、Sato Y. 、Liu M. 、Tang D. 、Gokhale D. 、Guo J. 、Hisama K. 、Yotsumoto S. 、Ogamoto T. 、Arai H. 、Kobayashi Y.、Zhang H. 、Hou B.、Anisimov A.、Maruyama M.、Miyata Y.、Okada S.、Chiashi S.、Li Y.、Kong J.、Kauppinen E.I.、Ikuhara Y.、Suenaga K.、Maruyama S.
  • 雑誌名: Science 巻: 367 ページ: 537～542
  • DOI: 10.1126/science.aaz2570
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient growth of vertically-aligned single-walled carbon nanotubes combining two unfavorable synthesis conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu Ming、An Hua、Kumamoto Akihito、Inoue Taiki、Chiashi Shohei、Xiang Rong、Maruyama Shigeo
  • 雑誌名: Carbon 巻: 146 ページ: 413～419
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2019.01.109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of single-walled carbon nanotubes by alcohol chemical vapor deposition with water vapor addition: Narrowing the diameter and chiral angle distributions (2019)
  • 著者名/発表者名: Takezaki Hiroki、Inoue Taiki、Xiang Rong、Chiashi Shohei、Maruyama Shigeo
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 96 ページ: 160～166
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2019.05.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics of Chirality Definable Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Ryo、Hisama Kaoru、Ukai Hiroyuki、Takagi Yukai、Inoue Taiki、Chiashi Shohei、Maruyama Shigeo
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 13 ページ: 6506～6512
  • DOI: 10.1021/acsnano.8b09754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regrowth and catalytic etching of individual single-walled carbon nanotubes studied by isotope labeling and growth interruption (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyano Bunsho、Inoue Taiki、Yamamoto Shun、Otsuka Keigo、Xiang Rong、Chiashi Shohei、Maruyama Shigeo
  • 雑誌名: Carbon 巻: 155 ページ: 635～642
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2019.09.031
  • 査読あり
• [学会発表] Rayleigh scattering measurement of suspended SWCNTs coaxially wrapped with BNNTs． (2020)
  • 著者名/発表者名: *S. Yotsumoto, H. Arai, Y. Zheng, T. Inoue, R. Xiang, S. Maruyama, S. Chiashi,
  • 学会等名: 第58回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [学会発表] h-BN上へのガス流配向CNTの合成とラマン分光測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: *佐藤 周，四元 聡，番場 雅典，井ノ上 泰輝，丸山 茂夫，千足 昇平,
  • 学会等名: 第58回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [学会発表] Isotope Labelling Analysis of Additive Gas Effects on Single-Walled Carbon Nanotube Growth (2020)
  • 著者名/発表者名: B. Koyano，S. Yamamoto, A. Kobayashi, R. Ishimaru, K. Otsuka, T. Inoue, R. Xiang, S. Chiashi, S. Maruyama,
  • 学会等名: 第58回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [学会発表] Interaction between layers of single‐walled carbon nanotube coated with boron nitride nanotube (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Hisama, S. Okada, S. Chiashi, S. Maruyama,
  • 学会等名: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials (NT19)
  • 国際学会
• [学会発表] Water Adsorption and Desorption on Single and Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes by Spectroscopy, (2019)
  • 著者名/発表者名: *S. Chiashi, Y. Homma,
  • 学会等名: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials (NT19)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Growth process of individual single‐walled carbon nanotubes analyzed by isotope labelling, (2019)
  • 著者名/発表者名: *T. Inoue, B. Koyano, S. Yamamoto, S. Hiraoka, K. Otsuka, R. Xiang, S. Chiashi, S. Maruyama,
  • 学会等名: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Change of Water Adsorption Layer on Suspended Single‐walled Carbon Nanotube (2019)
  • 著者名/発表者名: *Y. Homma, Y. Saito, Y. Tanaka, G. Yamaguchi, S. Chiashi,
  • 学会等名: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Photoluminescence Spectra from Single‐Walled Carbon Nanotubes on hexagonal Boron Nitride (2019)
  • 著者名/発表者名: *S. Yotsumoto, T. Ogamoto, T. Murai, H. Arai, T. Inoue, R. Xiang, S. Maruyama, S. Chiashi,
  • 学会等名: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of phase of water confined in nanospace (2019)
  • 著者名/発表者名: *Y. Homma, S. Chiashi,
  • 学会等名: 12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 近赤外蛍光イメージング分光法による単層CNTの熱伝導率計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: *千足 昇平，吉野 数基，加藤 高士，本間 芳和,
  • 学会等名: 第56回日本伝熱シンポジウム
• [学会発表] Templated synthesis of nanomaterials with single-walled carbon nanotubes and their properties (2019)
  • 著者名/発表者名: *S. Chiashi,
  • 学会等名: 第57回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 招待講演
• [備考] 東京大学工学部機械工学科千足研究室
  • URL: http://www.photon.t.u-tokyo.ac.jp/~chiashi/CV-E.html