空間的に閉じ込められた励起電子系の実現とダイナミックス

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01420006
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 後藤 武生 東北大学, 理学部, 教授 (10004342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須藤 彰三 東北大学, 理学部, 助教授 (40171277) ; 野末 泰夫 東北大学, 理学部, 助手 (60125630) ; 伊藤 正 東北大学, 理学部, 助教授 (60004503)
• Keywords: 励起電子 / ダイナミックス / 空間閉じ込め

Research Abstract

NaCl中に埋め込んだCuCl微粒子を作り、その励起子発光を液体ヘリウム温度で測定した。励起光源にはピコ秒YAGレ-ザを用い、発光は分光してからシンクロスキャンストリ-クカメラで測定した。その結果、微小空間に閉じ込められた励起子がコヒ-レントな状態にあり、超放射を起こすことを発光寿命の測定から明らかにした。又、温度が上昇するとフォノン散乱が起こりコヒ-レンスが破れてくることも分かった。又、フォノンのエネルギ-が空間的閉じ込め効果によるバンド折りたたみ効果のため小さくなることもラマン散乱の測定から明らかになった。
有機ポリマ-中に入ったPbI_2微粒子は平板上の微結晶となっており、その大きさを透過電子顕微鏡で調べた。この物質の吸収スペクトルの測定から、微結晶の厚さに依存した量子サイズ効果が明らかになり、高次の準位への吸収帯も観測された。その結果、3層以上の結晶では励起子のサイズ量子化として説明できるエネルギ-位置に励起子吸収帯が現われるが、1,2層ではPbI_2の電子帯構造自身が変化していることが分かった。
ゼオライト中に挿入されたPbI_2クラスタ-の乱反射スペクトルを測定した。PbI_2の挿入量を増やしてゆくと、1分子から5分子までのクラスタ-が細孔中に入り、特に飽和に近く挿入した場合には3分子と5分子が交互の細孔に入り2倍周期のラウエ像が観測された。単位挿入数あたりの吸収帯の面積は分子数が少ない程大きくなることが分かった。この現象は量子サイズ効果として説明できる。ナトリウム金属を挿入した場合には、クラスタ-内の電子遷移による吸収と電子プラズマによる吸収とが見出された。

Research Products

• [Publications] Y.Nozue,Z.K.Tang,and G.Goto: "Excitons in PbI_2 Clusters Incorporated into Zeolite Cages." Solid State Communications. 73. 534-531 (1990)
• [Publications] T.Itoh,M.Furumiya and T.Ikehara: "SizeーDependent Radiative Decay Time of Confined Excitons in CuCl Microcrystals." Solid State Communications. 73. 271-274 (1990)
• [Publications] T.Itoh,T.Ikehara and Y.Iwabuchi: "Quantum Confinement of Excitons and Their Relaxation Process in CuCl Microcrystals." Journal of Luminescence. 45. 29-33 (1990)