Bandgap renormalization in suspended carbon nanotube devices

悬浮碳纳米管器件中的带隙重整

基本信息

批准号：
18F18362
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-11-09 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2020年度は、昨年度より引き続き、光伝導度分光によりバンドギャップ収縮の物理を明らかにするため、単一の架橋カーボンナノチューブを組み込んだ電界効果トランジスタ構造の光伝導度分光測定に取り組んだ。また、測定を進めていたところ、電極金属により分子吸着にかかる時間が変わることが分かったため、この現象についても調査を進めた。光伝導度分光測定については、昨年度と同様にクリーンルームにおける半導体微細加工により電界効果トランジスタ構造を作製し、フォトルミネッセンス顕微分光測定によりデバイスを選別した上でフォトルミネッセンス励起分光と光伝導度分光の同時測定に取り組み、カーボンナノチューブにおけるバンドギャップ収縮に対する分子吸着の影響について調査した。加熱により分子脱離状態を作り、大気暴露により分子を吸着させ、光伝導度スペクトルおよびフォトルミネッセンス励起分光スペクトルを比較することで、分子吸着前後の励起子エネルギーの変化を測定した。このような実験を実施していたところ、電極金属が分子吸着にかかる時間に影響を及ぼしていることが分かった。水分子が吸着するまでにかかる時間を長くすることが出来れば、より効率的にデータが収集できるため、この現象について系統的な調査を進めた。電極金属の位置や面積を変えた試料を作製し、発光エネルギーの経時変化を調べた。試料を合成炉から取り出した後、分子が吸着して発光が赤方偏移するまでに、数時間程度を要することが分かった。さらに、分子吸着までにかかる時間を多数のカーボンナノチューブについて測定したところ、発光波長が長いほど赤方偏移するまでの時間が短いことが明らかになった。発光波長はカーボンナノチューブの直径におおよそ比例して長くなるため、この実験結果は直径が大きいカーボンナノチューブほど早く分子が吸着することを示唆している。

在2020财政年度，我们继续致力于融合了单个交联的碳纳米管的现场效应晶体管结构的光接导性光谱，以阐明使用光导频谱光谱镜头阐明带隙收缩的物理。此外，随着我们进行测量，我们发现分子吸附所需的时间取决于电极金属，我们还研究了这种现象。 As for photoconductivity spectroscopy, as in last year, a field-effect transistor structure was fabricated by semiconductor microfabrication in a clean room, and after selecting devices using photoluminescence microspectroscopy, the device was measured simultaneously by photoluminescence excitation spectroscopy and photoconductivity spectroscopy, we investigated the effects of molecular adsorption on bandgap shrinkage in碳纳米管。分子解吸态是通过加热产生的，分子通过空气暴露吸附，并比较光电传统光谱和光致发光激发光谱，以确定分子吸附前后的激子能量的变化。在这样的实验中，发现电极金属会影响分子吸附所需的时间。如果有可能增加水分子到吸附的时间，可以更有效地收集数据，从而对该现象进行系统的研究。制备具有不同位置和电极金属面积的样品，并检查了发光能量随时间的变化。发现分子从合成炉中除去样品后，分子需要大约几个小时才能吸附到红移。此外，当对大量碳纳米管的测量进行测量以吸附时，发现发射波长的时间越长，红移时间越短。由于发射波长与碳纳米管直径成正比大约更长，因此该实验结果表明碳纳米管的直径越大，分子吸附剂的速度就越快。