カーボンナノチューブの光特性とフォトニクスへの応用：単層カーボンナノチューブからの発光

摘要

単層カーボンナノチューブ(Single walled carbon nanotubes, SWNTs)の発光(photoluminescence, PL)測定は，SWNTsの物性評価のための強力な測定法として現在大きな注目を集めている。 PL測定において励起光をスキャンして半導体SWNTsのそれぞれの幾何構造（カイラリティ）に対応する発光強度を個別に捕らえることにより，従来不可能であったバルク試料中の半導体SWNTsのカイラリティ存在比に関する情報を得ることができる。一方，ナノチューブの非線形光学特性，高速な発光の緩和，フォノンサイドバンドなどの研究を通じて，一次元物体の電子·電子相互作用，励起子·フォノン相互作用などの基礎物理と応用が次々に明らかにされている。本報2節ではSWNTsのPLマッピングについて概説し，アルコールCVD法によって合成されたSWNTsとHiPco法によって合成されたSWNTsの近赤外蛍光分光によるカイラリティ分布比較について紹介する。 アルコールCVD法の場合には，HiPco法に比べて直径の分布が狭く，アームチェア型に近いナノチューブの割合が多いことが明らかとなった。 本報3節では，13{sup left}C同位体置換アルコールから合成したSW{sup}13CNTsのラマン分光および蛍光励起スペクトル(Photoluminescence excitation spectra, PLE)測定により，励起子－フォノン散乱に対応するフォノンサイドバンドピークを同定する。 さらに，ゼラチン薄膜中に孤立分散を保ったまま配向させたSWNTsの偏光PLE測定から，ナノチューブ軸に垂直な偏光による励起に対応するPLピークの特定について議論する。