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2006 年度 実績報告書

カーボンナノチューブ量子ドットのテラヘルツ物性開拓と単一光子検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18740176
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

河野 行雄  独立行政法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 研究員 (90334250)

キーワードカーボンナノチューブ / 量子ドット / テラヘルツ / 光子支援トンネル / 光子サイドバンド / 多光子過程 / 単一光子カウンティング
研究概要

カーボンナノチューブから作製した量子ドットデバイスを用いて、テラヘルツ電磁波照射下での電気伝導特性を調べた。実験結果から以下の3点が明らかにされた。
1.光子支援トンネルによるテラヘルツ光子サイドバンドの観測
テラヘルツ光の照射によって、クーロン振動のメインピークから外れた場所に新たなサイドピークが発生することが分かった。メインピークとサイドピークの間隔がテラヘルツ光の周波数に比例することから、このサイドピークは、テラヘルツ光子支援トンネルによって電子波の新しい伝導チャネルが発生していることに起因すると結論づけられる。この実験結果は、カーボンナノチューブにおけるテラヘルツ光子サイドバンドの初めての観測例である。
2.テラヘルツ強電場下での多光子過程の観測
照射するテラヘルツ光の強度を強くしていくと、1.で記した1光子による過程以外に、2光子、3光子による電子のトンネル過程が発生することが明らかにされた。理想的には、この発生はテラヘルツ光強度に対してベッセル関数的に振る舞うはずであり、今後は、その詳細な観測を行うつもりである。
3.テラヘルツ光子サイドピークの時間変化-単一光子カウンティング?
テラヘルツ光子支援トンネルによって発生するサイドピーク信号の時間変化を観測した。CWのテラヘルツ光を照射しているにもかかわらず、信号がデジタル的にスイッチングすることが分かった。これは単一光子カウンティングに相当すると考えられるが、動作の安定性などで不明な点があり、現在問題点を追求している。将来的にはポイントコンタクト構造を持つ2次元電子ガスを用いて、カーボンナノチューブ量子ドットのテラヘルツ応答を読み取る機構の作製を計画している。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Spatial mapping of fluctuations of nonequilibrium electrons in quantum Hall conductors2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawano, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics B (in press)

  • [雑誌論文] Simultaneous imaging of Terahertz radiation and voltage in quantum Hall conductors2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawano
    • 雑誌名

      Proceedings of 28th International Conference on the Physics of Semiconductors (Vienna, 2006) (in press)

  • [雑誌論文] Coulomb peak shifts under terahertz-wave irradiation in carbon nanotube single-electron transistors2007

    • 著者名/発表者名
      T.Fuse, Y.Kawano, M.Suzuki, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

      ページ: 013119-1-3

  • [雑誌論文] Quantum response of carbon nanotube quantum dots to terahertz wave irradiation2007

    • 著者名/発表者名
      T.Fuse, Y.Kawano, T.Yamaguchi, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Nanotechnology 18

      ページ: 044001-1-4

  • [雑誌論文] 量子ホール効果を用いた走査型エレクトロメーター2007

    • 著者名/発表者名
      河野 行雄
    • 雑誌名

      応用物理 第76巻 第3号(in press)

  • [雑誌論文] カーボンナノチューブ量子ドットのテラヘルツ光応答(招待論文)2006

    • 著者名/発表者名
      布施 智子, 河野 行雄, 山口 智弘, 青柳 克信, 石橋 幸治
    • 雑誌名

      信学技報(電子情報通信学会技術研究報告) 106

      ページ: 47-52

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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