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2018 年度 実績報告書

カーボンナノチューブの光励起キャリア―がもたらす物性

研究課題

研究課題/領域番号 25286005
研究機関東北大学

研究代表者

齋藤 理一郎  東北大学, 理学研究科, 教授 (00178518)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2019-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / 円偏光二色性 / 近接場 / プラズモン / 2次元熱起電力 / 誘電体多層構造
研究実績の概要

1. 共鳴ラマン分光では空間解像度が光の波長以下にならないことが問題であった。先端のとがった金属針(チップ)の先に光を当てると、チップ先端付近10nm程度の距離に非常に大きな電磁場(近接場)ができることが知られていてチップ増強ラマン分光として知られている。本研究では、近接場における電子と光子の相互作用の計算をする定式化と、数値計算プログラムを作成して、金属チップ先端における近接場による電場増強を計算した。また増強した電場による光吸収の行列を計算したところ、電子は波数空間で垂直遷移(価電子帯と伝導帯の波数の値を変化しないで光吸収が起きること)はおこらないことを見出した。波数が異なる電子状態間の光吸収が起き、波数の変化量は近接場の局在長に反比例することを見出した。本研究成果は J. Phys. Cond. Matter に投稿し、アクセプトされた。また、多層誘電体による電場増強効果とグラフェンの光吸収の増強を計算して、Appl. Phys. Lett. に発表した。
2. 共鳴ラマン分光において左回りの円偏光をあてると散乱光が右回りの円偏光になる、フォノンモードがある。それを一般的に説明するために、円偏光ラマン分光における角運動量保存の式を導出し、回転対称性との関係を説明した。Phys. Rev. B に論文を発表した。
3.昨年度の熱電効果の成果を発展して2次元物質に関する熱電効果の計算を行い、論文に発表した。2次元物質に関する熱電効果は、(1)歪によって2つのバンドを縮退させる効果と(2)電子を閉じ込める効果の2つの効果によって、非常に高い熱電変換機能を有することを理論的に示した。Phys. Rev. Matterialに発表した。

これらの成果は、上記の論文で発表したほか、Nt17(ブラジル)NT18(中国)やA3(京都)の国際会議でも発表した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 中国科学院金属材料研究所(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院金属材料研究所
  • [雑誌論文] New two-dimensional phase of tin chalcogenides: Candidates for high-performance thermoelectric materials2019

    • 著者名/発表者名
      B. Dong, Z. Wang, N. T. Hung, A. R. Oganov, T. Yang, R. Saito, Z. Zhang
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Materials

      巻: 3 ページ: 013405-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.3.013405

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Conservation law of angular momentum in helicity-dependent Ramanand Rayleigh scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatsumi, T. Kaneko, R. Saito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 97 ページ: 195444-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.97.195444

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal curve of optimum thermoelectric figures of merit for bluk and low-dimensional semiconductors2018

    • 著者名/発表者名
      N. T. Hung, A. R. T. Nugraha, R. Saito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Applied

      巻: 9 ページ: 024019-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.9.024019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significant enhancement of light absorption in undoped graphene using dielectric multilayer system2018

    • 著者名/発表者名
      S. A. Nulli, M. S. Ukhtary, R. Saito
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 ページ: 073101

    • DOI

      10.1063/1.5012604

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-dimensional MoS2 electromechanical actuators2018

    • 著者名/発表者名
      N. T. Hung, A. R. T. Nugraha, R. Saito
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      巻: 51 ページ: 075306-1-6

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aaa68f

    • 査読あり
  • [学会発表] Valley and pseudospin polarization in two-dimensional hexagonal lattice2018

    • 著者名/発表者名
      R.Saito
    • 学会等名
      Graphene2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conservation law of angular momentum in Raman spectroscopy using circularly polarized light2018

    • 著者名/発表者名
      R.Saito
    • 学会等名
      Wonton18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Raman spectra by circularly polarized light in 2D materials2018

    • 著者名/発表者名
      R.Saito, A. R.T. Nugraha
    • 学会等名
      NT18
    • 国際学会
  • [図書] Raman Spectroscopy of Two-Dimensional Materials, Springer Series in Materials Science2019

    • 著者名/発表者名
      R. Saito, Y. Tatsumi, T. Yang, H. Guo, L. Zhou, M.S. Dresselhaus
    • 総ページ数
      31
    • 出版者
      Springer, Beijing
    • ISBN
      978-981-13-1827-6
  • [図書] Optical Properties of Carbon Nanotubes, A Volume dedicated to the memory of Professor Mildred S. Dresselhaus, Handbook of Carbon Nanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      R. Saito
    • 総ページ数
      29
    • 出版者
      World Scientific
    • ISBN
      978-981-3272-86-6
  • [備考] 東北大学・物理 齋藤研究室

    • URL

      http://flex.phys.tohoku.ac.jp/japanese/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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