研究課題基本情報（最新年度）
研究期間
1990年度〜1991年度研究分野
審査区分
研究種目
一般研究(B)
研究機関
東京農工大学
配分額
- 総額：6300千円
- 1990年度：3800千円 (直接経費：3800千円)
- 1991年度：2500千円 (直接経費：2500千円)
研究概要（最新報告）
光弾性変調器を用いた磁気円二色性吸収(MCDA)スペクトルおよび磁気円二色性発光(MCPL)スペクトルの測定系を整備した。これを用い、ルビ-(Al_2O_3:Cr)のMCPLおよびMCDAを測定した。スペクトル形状の理論解析を行い、R_2線の形状を完全に説明したがR_1線の形状を説明できず、光誘起磁化または軌道角運動量の関与が示唆された。次に、EL材料として注目されるEu添加CaS単結晶について、光吸収、MCDA,PL、MCPL,PLEスペクトルを測定した。この結果、吸収、PLに見られる微細構造をfーd遷移のゼロフォノン線とそれに付随する局在フォノンによる測線により説明した。またゼロフォノン線のMCDAのスペクトル形状を定性的に説明した。詳細な解析は今後の課題である。さらに、ワイドギャップのカルコパイライト型半導体CuAlS_2に希土類Tbを添加した単結晶を気相化学輸送法により成長した。Tb添加試料の発光には、母体の深い準位による2evにピ-クをもつ発光帯(黄橙色)に重なってTb^<3+>イオンのfーf遷移による発光線(緑色)が観測された。この発光線はTb^<3+>の励起準位では励起されず吸収端直下の励起によりはじめて発光した。吸収やPLEでは見られない励起準位の位置はMCDAスペクトルの測定によってはじめて検出された。この励起準位はファラデ-回転も示した。ESRの測定から、AL過剰の仕込組成から成長した結晶の方が歪が緩和されることを発見し、PLとの対応が理解された。このように、この研究を通じMCDAおよびMCPLが半導体中の希土類イオンの電子状態の評価に有力な手段であることが明らかになった。MCDA、MCPLと電子状態との対応を理論的に詳細に解析することが今後の課題である。
A system of spectroscopic measurement for manetocircular dichroism of absorption(MCDA)and for magnatocircular photoluminescence(MCPL)was constructed using a photoelastic modulator.
Using this technique, MCPL, as well as MCDA spectra in ruby (Al_2O_3 : Cr^<3+>) at 25 K were measured. These spectra were analyzed in terms of the ligand-field theory. However, the analysis failed to explain the observed MCPL lineshape of R_1-line.
Spectra of MCPL and MCDA were also measured in a CaS : Eu^<2+> single crystal prepared by floating-zone technique in an arc-image furnace. Fine structures observed in MCPL and MCDA were assigned to three zero-phonon lines(ZPL)of f-d transition and phonon-side lines associated with the ZPL.
Tb-doped single crystals of CuAlS_2 were grown by the chemical transport technique. PL spectra measured in these crystals showed a broad yellow band of host crystal and several Tb^<3+>-lines superposed on the band. Excited state of the Tb-origin energy level was found by the MCDA spectrum, although PLE(photoluminescence excitation)and optical absorption spectra showed no lines associated with the excited state of Tb^<3+>.
Thus MCPL and MCDA techniques turns out to be a powerful tool for the characterization of electronic structures of rare-earth and transition ions in compound-semiconductors.
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