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現在の半導体技術は、(a)キャリアドーピングによるバンド端変調と(b)組成制御によるバンドギャップ制御という2つの要素技術を組み合わせたバンドエンジニアリングにより発展したが、次世代のバンドエンジニアリングとして外部からの入力により動的にバンドを制御することがその一つとなると考えられる。そこで、本研究では、カーボンナノチューブ特有の高い電子状態制御性と機械的特性に注目して、(1)電界によるバンド端変調と(2)応力によるバンドギャップ制御という外部入力による連続可変なバンドエンジニアリングを構築するとともに、光情報通信用素子への応用を行う。
(1)では、一本のカーボンナノチューブに対して電極を形成することによりカーボンナノチューブ内へ電界を印加し、電界に伴う発光の制御を試みた。その結果、電界印加下でフォトルミネッセンスを測定することにより、電界印加に伴う発光エネルギーの変調を観測することに成功した。
(2)では、これまでに研究代表者が開発した圧電素子を用いた歪印加素子に変わり、微細加工を用いた歪印加素子開発を行った。この素子は、片支持の梁構造を作製し、梁に電圧を印加することにより、静電的引力により歪が印加される。素子作製の結果、梁構造へのカーボンナノチューブの成長および電極形成に成功した。
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