半導体超微粒子の量子サイズ効果を利用した光電変換機能の磁場制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750598
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 米村 弘明 九州大学, 工学部, 講師 (40220769)
• Keywords: 半導体超微粒子 / 修飾電極 / 磁場効果 / 光電流 / 磁性イオン / 量子サイズ効果 / 半磁性半導体 / 交換相互作用

Research Abstract

本研究では半導体の粒径を数十Åまで小さくした半導体超微粒子を作成した。作成した超微粒子を分子組織化した膜に担持させた修飾電極を作成した。半導体超微粒子修飾電極の光電変換機能に対する磁場の影響を観察し、量子サイズ効果を利用した光電変換機能の磁場制御を実現するとともに、磁性イオン添加した半磁性半導体を用いることで磁場の影響の増大を図った。具体的には以下の研究を行った。
1. CdS超微粒子をAOT逆ミセル法を用いて調整した。CdS超微粒子を金電極にSAMを利用して固定化し、修飾電極を作成した。トリエタノールアミンを添加し、光照射するとアノード方向に光電流が観測された。修飾電極のアクションスペクトルとCdS超微粒子の吸収スペクトルが一致した。光電流はCdS超微粒子の光励起により起こっている事がわかった。さらに、磁場(0.7T)の印加すると光電流の減少(3.0%)が観測された。ここで、超微粒子ではないCdSを修飾した電極では磁場効果は観測されなかった。従って、磁場効果は量子サイズ効果が原因と考えられる。
次に、CdS超微粒子と同様にAOT逆ミセルを用いてII-VII族半導体のカチオンの部分をMn,2価の磁性イオンに置換した混晶、すなわち半磁性半導体(Cd_<1-X>Mn_XS)を超微粒子化した。1と同様に修飾電極を作成し、光電流に対する磁場効果を検討した。Cd_<1-X>Mn_XS(X=0.2)の修飾電極では磁場(0.7T)の印加すると光電流の減少(8.0%)が観測された。この様に磁性イオンを添加することで磁場効果が大きくなった。よって、電子の閉じ込め効果と伝導電子(バンド電子)と含有する磁性イオンとの磁気的な相互作用(交換相互作用)によって磁場効果が増大したと考えられる。

Research Products

• [Publications] Hiroaki Yonemura: "“Effect of π-System on Long-Range Photoinduced Electron Transfer in Through-Ring α-Cyclodextrin Complexes of Carbazole-Viologen Linked Compounds"" Tetrahedron Letters. Vol.39. 6915-6918 (1998)
• [Publications] Keiji Yamada: "“Second Harmonic Generation Measurements of Azobenzene Desorption and Photochemistry at the Interface between an Alkane Solvent and a Glass Plate Modified with a Pyridinium"" Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. Vol.114. 163-166 (1998)
• [Publications] 米村弘明: "“超分子構造と磁場による光誘起電子移動反応の制御"" 光化学. Vol.29. 20-25 (1998)