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2015 年度 実績報告書

高効率光電変換素子に向けたナノアンテナ構造の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25286018
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

岡崎 俊也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノチューブ実用化研究センター, 副研究センター長 (90314054)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードグラフェン / プラズモン / 遠赤外分光 / テラヘルツ
研究実績の概要

本プロジェクトの目的は、グラフェン・ナノアンテナの基本特性およびそのポテンシャルを主に分光学的手法により明らかにし、高効率光電変換デバイス作製に向けた設計指針を確立することである。実際、これまでの研究において、グラフェンナノリボンの遠赤外吸収スペクトルには、グラフェンナノリボンの形状による依存性が存在することを見出している。しかしながら同時に、グラフェンの遠赤外吸収はキャリア密度に大きく依存しており、キャリア密度を制御して分光測定する必要があることもわかった。そこで、グラフェン試料にゲート電圧を印加しながら、遠赤外スペクトル測定することができるように、測定装置の改良をおこなった。具体的には、ゲート電圧を印加しながら遠赤外吸収測定と電流―電圧特性を同時に測定できるように試料ホルダを改良した。
そして、短冊形に成型加工したグラフェンナノリボンを用い、遠赤外吸収測定をおこなった。これまでのグラフェンの測定では、遠赤外ピークがキャリア密度の1/4乗に比例することが知られている。この1/4乗依存性がグラフェンナノリボンにおいて成立するかどうか検証した。グラフェンのような2次元系では1/4乗則が成り立つが、1次元系ではキャリア密度依存性はないことが理論的に示唆されており、リボン形状による依存性測定は非常に興味深い。測定の結果、グラフェンナノリボンのリボン幅が約300nmまでは、キャリア密度の1/4乗に比例しており、それ以下のリボン幅の場合、キャリア密度依存性が急激に小さくなることを見出した。数100nmという長さは、フェルミ波長の数倍に対応し、それ以下になると1次元性を示しだすことを示唆している。
これらの実験事実から、グラフェンナノリボンのプラズモン共鳴について、基礎光学特性を明らかにすることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] グラフェンナノリボンプラズモン共鳴における次元性依存2016

    • 著者名/発表者名
      森本崇宏、生田美植、岡崎俊也
    • 学会等名
      第50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
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-02-22
  • [学会発表] グラフェンナノリボンのプラズモン共鳴2015

    • 著者名/発表者名
      生田美植、森本崇宏、岡崎俊也
    • 学会等名
      第29回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-11-18

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公開日: 2017-01-06  

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