研究課題
基盤研究(C)
単層カーボンナノチューブは構造が一次元的であり、一次元性を反映して、鋭いスパイク状の電子状態密度を持ち、バンド間の光遷移は鋭い共鳴を示す。共鳴エネルギーはカイラリティに応じて異なるので、単色のレーザー光を照射すると特定のカイラリティを持ったものだけを励起することができる。このバンド間遷移の鋭い共鳴に付随して、共鳴ラマン散乱が観測される。共鳴準位とフォノンのエネルギーとを対比することにより、共鳴しているカーボンナノチューブのカイラリティをある程度決定することができる。本研究では2つのレーザー光を用いて、共鳴ラマン散乱を変調し、それにより特定のカイラリティをもつカーボンナノチューブの電子状態を、不純物・欠陥状態を含めて、明らかにすることを目指す。そのために本年度は次の3つの面で研究を行った。1.試料作製できるだけカイラリティのそろった均質な試料が必要なので、熱CVD法で用いる触媒の改良を試みた。石英基板上に鉄を含む触媒微粒子を堆積する。その際、従来の化合物とは異なる組成の触媒を用いて成長し、触媒作用についての知見を得た。2.共鳴ラマン散乱分光の装置改良試料を顕微分光用真空セルの中にセットし、試料の周りの雰囲気を変えられるようにした。アルゴンイオンレーザーおよびチタンサファイアレーザー光を同時に試料にあてられるように光学系を構築した。共鳴ラマン散乱の測定において通常のストークス光ばかりでなくアンチストークス光も検出するようにした。3.電子状態計算カイラリティに依存した鋭い共鳴吸収が本研究の要であるので、カーボンナノチューブの共鳴順位を理論的に研究した。特にカーボンナノチューブに不純物や欠陥のある場合の共鳴の変化が興味深いので、その点について重点的に解析を進めた。いろいろなカイラリティを持つカーボンナノチューブについて、不純物による共鳴順位のシフトを明らかにした。
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Proceedings of 28th Intern. Conf. on Phys. Semiconductors (In press)
Journal of Physics, Conference Series, 38
ページ: 57-60
