カーボンナノチューブとフォトニック結晶の融合による電気駆動レーザー

结合碳纳米管和光子晶体创建的电驱动激光器

基本信息

  • 批准号:
    18F18065
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-04-25 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

2018年度は、まずデバイス作製や測定手法に慣れるために、カーボンナノチューブを利用した実験への前段階として、関連物質であるグラフェンを用いた実験から開始し、その後、カーボンナノチューブをフォトニック結晶上に合成したデバイスの測定に取り組んだ。グラフェンを用いた実験では、グラフェンとカーボンナノチューブが同じ波長でラマン散乱を起こすことに着目し、フォトニック結晶を利用したラマン散乱光の双共鳴による増強を試みた。双共鳴では励起光と発光が同時にフォトニック結晶共振器と共鳴し、励起光の増強と発光の増強が同時に起きることにより、大きな増強度が得られる。フォトニック結晶デバイスとしては、ラマン散乱の条件に合う双共鳴波長を持つシフトL3型微小共振器を設計し、シリコン・オン・インシュレーター基板を電子線描画とエッチングにより加工して作製した。グラフェンを転写したデバイスにおけるラマン散乱の増強について顕微分光により評価したところ、グラフェンのG’モードとの双共鳴が確認でき、未加工部分と比較して約60倍の増強が実現できた。また、空間分布と偏光度から励起光の増強が大きく関与していることを明らかにした。さらに、フォトニック結晶の光子定数や空孔径を調整することで双共鳴の波長を変化させ、異なる波長でもラマン散乱の増強が得られることを示したほか、励起光の増強度と発光の増強度を定量的に明らかにした。次に、カーボンナノチューブをフォトニック結晶上に合成し、ラマンおよびフォトルミネッセンスの増強を試みた。架橋部分の発光が強いことに着目し、フォトニック結晶の空孔部分の発光を利用するために伝搬モードを活用した。ラマン散乱と伝搬モードの共鳴により、最も明るいデバイスでは通常より二桁ほど高い強度が実現できた。さらに、格子定数の関数として測定評価を進め、増強度の高い伝搬モードを特定することができた。
2018财年,我们将开始使用相关材料石墨烯进行实验,作为使用碳纳米管进行实验的初步步骤,以熟悉设备制造和测量方法,然后我们将使用相关材料石墨烯进行实验我们对合成设备进行了测量。在使用石墨烯的实验中,他们关注石墨烯和碳纳米管在相同波长下引起拉曼散射的事实,并尝试利用双共振的光子晶体来增强拉曼散射光。在双谐振中,激发光和发射同时与光子晶体谐振器谐振,由于激发光和发射同时增强,可以获得很大程度的增强。作为光子晶体器件,我们设计了具有满足拉曼散射条件的双谐振波长的移位L3型微谐振器,并通过使用电子束光刻和蚀刻处理绝缘体上硅基板来制造它。当我们使用显微光谱评估石墨烯转移器件中拉曼散射的增强时,我们证实了与石墨烯 G' 模式的双共振,并且实现了比未处理部分大约 60 倍的增强。此外,从空间分布和偏振度来看,激发光的增强起着主要作用。此外,通过调节光子晶体的光子常数和孔径,我们发现可以改变孪生共振的波长,并且定量地阐明了即使在不同波长下也可以增强拉曼散射。接下来,我们在光子晶体上合成碳纳米管,并尝试增强拉曼和光致发光。着眼于交联部分的强发光,我们利用传播模式来利用光子晶体的空穴部分的发光。拉曼散射和传播模式共振使最亮的设备能够实现比平常高两个数量级的强度。此外,我们根据晶格常数进行了测量和评估,并且能够识别具有高度增强的传播模式。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhanced Raman scattering of graphene using double resonance in silicon photonic crystal nanocavities
  • DOI:
    10.1063/1.5042798
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    W. Gomulya;H. Machiya;K. Kashiwa;T. Inoue;S. Chiashi;S. Maruyama;Y. Kato
  • 通讯作者:
    W. Gomulya;H. Machiya;K. Kashiwa;T. Inoue;S. Chiashi;S. Maruyama;Y. Kato
理化学研究所 加藤ナノ量子フォトニクス研究室
RIKEN加藤纳米量子光子学实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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  • 影响因子:
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