磁気円二色性発光法による化合物半導体中の希土類イオンの発光機構の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02452074
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 佐藤 勝昭 東京農工大学, 工学部, 教授 (50170733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 洋志 鳥取大学, 工学部, 教授 (40029450)
• Keywords: 磁気円二色性発光(MCPL) / ルビ-のR_1,R_2発光線 / 配位子場理論 / ゼ-マン効果 / Eu^<2+>添加 CaS単結晶 / fーd遷移 / Tb^<3+>添加 CuAlS_2 / エレクトロルミネセンス素子

Research Abstract

光弾性変調器を用いた磁気円二色性発光(MCPL)スペクトルの測定装置を試作した。測定温度は25K,測定用磁界は0〜1.3Tの間で行った。装置の性能のテストとして、遷移金属Cr^<3+>を含む絶縁体であるルビ-の単結晶のMCPLスペクトルの測定を行った。ルビ-のR_1,R_2発光線のうち、R_2線のMCPL line shapeは単純な分散型で、配位子場理論におけるゼ-マン効果の遷移強度を用いて説明することができた。一方R_1線については、複雑なline shapeを示し、0.4〜0.6Tの磁界に対し、その形状は非常に非対称で、上記理論によってシミュレ-トすることができなかった。これは、何らかの交換相互作用の存在を示唆する。
次に希土類添加半導体の一例としてEu^<2+>イオンを添加したCaS単結晶のMCPLスペクトルを測定した。発光スペクトルは、ゼロラインと、その低エネルギ-例のいくつかの構造をもつ発光帯からなる。セロラインは分散型のMCPL line shapeを示した。この発生線はEu^<2+>のfーd遷移と考えられており、MCPLの振舞の解析をすゝめている。
さらに、希土類添加半導体のもう一例として、Tb^<3+>を添加したCuAlS_2単結晶の作製にはじめて成功した。MCPL測定への準備として,Tb^<3+>の発光スペクトル,励起スペクトル等を測定した。
今後エレクトロルミネセンス素子における磁気円二色性の測定を行うべく準備をすゝめている。

Research Products

• [Publications] K.Sato and M.Hirai: "Magnetocircular Photoluminescence Spectra in Ruby" to be submitted in J.Phys.Soc.Jpn.
• [Publications] K.Sato and M.Hirai: "Anomalous Behavior of the MagnetoーCircular Photoluminescence Line Shape of R_1ーLine in Ruby(Al_2O_3ーCr)" to be submitted in Proc.Int.Conf.Magnetism.