化合物半導体の光物性の制御

IーIIIーVI_2族化合物半導体に添加された鉄イオンにもとづく赤外発光線の性質を明らかにするため、発光線の励起スペクトルおよび過渡応答特性の測定を行った。この結果CuAlS_2、CuGaS_2ともに配位子から鉄イオンへの電荷移動型吸収帯の立上り以上のエネルギーによって発光が励起されることが明らかになった。また緩和時間は0.6〜1ms程度であることがわかった。さらにCuAlxGa_<1-x>S_2混晶中での発光スペクトルの測定を行い、それが鉄イオンの周囲の第2隣接位置での局所原子配列を反映していることが見いだされた。

蛍光体としてのIIaーVIb結晶の機能を微視的に解明する目的で、CaS等の単結晶に付加着色処理を行い、Sイオン空孔によって生じた2電子中心(F中心)、1電子中心(F′中心)の電子状態を、吸収・発光スペクトル、ESRなどにより詳しく調べた。また半導体での固有の励起子束縛中心として知られる各種の等電子不純物(たとえばCaS中のSe)に関係した発光機能を篠森ー豊沢理論により詳しく解析した。

新しい磁気光エレクトロニクス材料である半磁性半導体の単結晶、薄膜結晶の作製を行い、その磁気光学的機能性をピコ秒発光分光およびラマン分光により調べた。その結果、励起子磁気ポーラロンの生成・消滅に関する超高速過程を明らかにした。また、巨大ファラデー効果を利用した機能素子として、ファラデー素子を試作した。薄膜結晶はホットウォール法によりエピタキシャル成長膜を得て、その物性を調べた。

CdS結晶における高密度電子・正孔系の非線形緩和に関してトラジェントグレーティング法による測定を行い、60K以下の低温で、縮退電子正孔系では電子正孔間の2分子再結合過程が、非縮退系ではキャリア励起子のモット遷移が主要な非線形緩和過程になることを明らかにした。また光照射下でZnSeのMBE成長を行い、光照射が表面分子のマイグレーションを促進回し、膜質改善に寄与することを示した。