Optical properties and applications of van der Waals mixed-dimentional heterostructures

范德华混合维异质结构的光学性质及应用

基本信息

批准号：
22KF0407
负责人：
加藤雄一郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の初年度である2022年度は、11月末の研究開始からの約4ヶ月間でカーボンナノチューブと二次元物質をファンデルワールス力により融合した異次元ヘテロ構造を形成する手法の開発に着手した。実績もある架橋カーボンナノチューブ上への二次元物質転写によるヘテロ構造作製から取り組みを開始した。まず、架橋カーボンナノチューブを準備した。酸化膜付きシリコン基板を用いて、電子線描画やドライエッチングなどのクリーンルームプロセスにより架橋させるための溝を加工し、二回目の電子線描画で触媒領域をパターニングした後、ダイシングにより測定に適したサイズに切り分けてあるチップを用いた。チップへ触媒を塗布してリフトオフを行い、化学気相成長によりカーボンナノチューブを合成し、架橋カーボンナノチューブを得た。次に、得られた架橋カーボンナノチューブに対して、あらかじめフォトルミネッセンス顕微分光によりカーボンナノチューブのカイラリティや位置を特定するなど事前評価を実施した。自動三次元ステージ上に試料を設置し、基板に加工した溝部分をレーザーで走査し、単層カーボンナノチューブによる発光を検出することで位置を確認した。励起光源としてはチタンサファイアレーザーを用い、分光器とInGaAs光ダイオードアレイを利用してスペクトルを取得した。スペクトルの励起波長依存性を測定することで励起分光を行い、吸収共鳴波長と発光波長の組み合わせからカイラリティを同定した。この試料上にスタンプ法により二次元物質を転写し、ヘテロ構造作製を試みた。フォトルミネッセンス顕微分光や励起分光を実施して転写前と比較し、作製したヘテロ構造の光物性を評価した。

2022财年，即本研究的第一年，我们在研究开始后的约四个月内，开始开发一种通过利用范德华力融合碳纳米管和二维材料来形成异维异质结构的方法。十一月底。我们首先通过将二维材料转移到交联碳纳米管上来创建异质结构，这具有良好的记录。首先，制备交联碳纳米管。使用带有氧化膜的硅基板，通过电子束光刻和干法蚀刻等洁净室工艺加工用于交联的凹槽，并在通过第二次电子束光刻对催化剂区域进行图案化之后，通过切割确定适合测量的尺寸我用的是切成碎片的芯片。在芯片上施加催化剂，进行剥离，通过化学气相沉积法合成碳纳米管，得到交联碳纳米管。接下来，预先通过光致发光显微光谱法评价所获得的交联碳纳米管，以鉴定碳纳米管的手性和位置。将样品放置在自动三维平台上，通过用激光扫描基板上切出的凹槽并检测单壁碳纳米管发出的光来确认位置。使用钛蓝宝石激光器作为激发光源，并使用光谱仪和InGaAs光电二极管阵列获得光谱。通过测量光谱的激发波长依赖性来进行激发光谱，并通过吸收共振波长和发射波长的组合来鉴定手性。我们尝试使用冲压方法将二维材料转移到该样品上来创建异质结构。进行光致发光显微光谱和激发光谱分析，并与转移前进行比较，以评估所制造的异质结构的光学性能。