Spin-spin interactions in impurity-doped core/shell semiconductor nanocrystals

• Project/Area Number: 19740183
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: ISHIZUMI Atsushi Nara Institute of Science and Technology, 物質創成科学研究科, 助教授 (10346314)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,650,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2008: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2007: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 光物性 / 不純物ドープ / コア / シェル型半導体ナノ粒子 / マンガンイオン / 発光ダイナミクス / 単一ナノ粒子分光

Research Abstract

本研究では、光学および磁気活性な遷移金属イオン(Mnイオン)を不純物としてドープしたコア/シェル型半導体ナノ粒子(CdS:Mn/ZnS)を作製し、その光学特性について詳細に調べた。Mn濃度を変化させた場合のMn発光強度、ダイナミクス、磁気円二色性スペクトルなどの測定では、Mn濃度の上昇に伴いMnイオン間の交換相互作用によって反磁性結合したMnペアが形成し、これが光学特性に影響を及ぼすことが明らかになった。また、単一ナノ粒子分光によるMn発光の測定では、Mnイオンと励起子との交換相互作用による高効率エネルギー移動によって、Mn発光が安定化し発光明滅現象が抑制されることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Mn-Mn couplings in Mn-doped CdS nanocrystals studied by magnetic circular dichroism spectroscopy (2009)
  • Author(s): S. Taguchi, A. Ishizumi, T. Tayagaki, and Y. Kanemitsu
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 94
  • NAID: 120001682374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 半導体ナノ粒子への不純物ドーピング : 新しい発光材料の探索 (2008)
  • Author(s): 石墨淳, 金光義彦
  • Journal Title: 日本物理学会誌 63 Pages: 366-369
  • NAID: 110006664600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoluminescence Dynamics of Mn^<2+>-Doped CdS/ZnS Core/Shell Nanocrystals : Mn^<2+> Concentration Dependence (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi, E. Jojima, A. Yamamoto, and Y. Kanemitsu
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. 77
  • NAID: 110006665982
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication and optical properties of Eu^<3+>-doped ZnO nanospheres and nanorods (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi, Y. Takahashi, A. Yamamotoa, Y. Kanemitsu
  • Journal Title: Mat. Sci. Eng. B. 146 Pages: 212-215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 半導体ナノ粒子への不純物ドーピング : 新しい発光材料の探索 (2008)
  • Author(s): 石墨淳
  • Journal Title: 日本物理学会誌 63 Pages: 366-369
  • NAID: 110006664600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication and optical properties of Eu^<3+>-doped ZnO nanospheres and nanorods (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi
  • Journal Title: Mat. Sci. Eng. B. 146 Pages: 212-215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoluminescence Dynamics of Mn^<2+>-doped CdS/ZnS Core/Shell Nanocrystals: Mn^<2+> Concentration Dependence (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. 77(印刷中)
  • NAID: 110006665982
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mn-Mn couplings in Mn-doped CdS nanocrystals studied by magnetic circular dichroism spectroscony
  • Author(s): S. Taguchi
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mnドープしたコア/シェル型CdSおよびZnSナノ粒子の磁気光学特性 (2009)
  • Author(s): 田口誠二, 石墨淳, 金光義彦
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] コア/シェル型CdS : Mn/ZnSナノ粒子の粒径およびコア/シェル比制御と光学特性 (2009)
  • Author(s): 石墨淳, 宇田貴裕, 春田晃太郎, 柳久雄
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] コア/シェル型CdS : Mn/ZnSナノ粒子の粒径およびコア/シェル比制御と光学特性 (2009)
  • Author(s): 石墨淳
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京(立教大学)
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] Photoluminescence Blinking in Single Mn-doped and Undoped CdS/ZnS Core/Shell Nanocrystals (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi and Y. Kanemitsu
  • Organizer: International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2008)
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro (Brazil)
  • Year and Date: 2008-07-31
• [Presentation] Photoluminescence Blinking in Single Mn-doped and Undoped CdS/ZnS Core/Shell Nanocrvstals (2008)
  • Author(s): A. Ishizumi
  • Organizer: International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2008)
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro (Brazil)
  • Year and Date: 2008-07-31
• [Presentation] 単一のコア/シェル型CdS : Mn/ZnSナノ粒子における発光明滅現象 (2008)
  • Author(s): 石墨淳, 金光義彦
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 単一のコア/シェル型CdS:Mn/ZnSナノ粒子における発光明滅現象 (2008)
  • Author(s): 石墨 淳
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 東大阪市(近畿大学)
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] コア/シェル型ZnS : Mnナノ粒子の粒径制御と光学特性 (2007)
  • Author(s): 石墨淳, 大井宏信, 山本愛士, 金光義彦
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] コア/シェル型ZnS:Mnナノ粒子の粒径制御と光学特性 (2007)
  • Author(s): 石墨 淳
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 札幌市(北海道大学)
  • Year and Date: 2007-09-21