負の電子親和力を用いた光誘起電荷移動による物性制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440101
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 鎌田 雅夫 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60112538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 和敏 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (30332183)
• Keywords: 負の電子親和力 / 光制御 / 内殻光電子分光 / レーザー組み合わせ / Surface Photovoltage / 時間分解光電子分光 / スピン / GaAs

Research Abstract

我々は光励起した半導体表面における過渡的な表面ポテンシャル変化を内殻光電子分光法により直接的に測定することに成功し、表面層における光誘起電子移動の動的過程を明らかにした。また一方で、半導体表面からの電子の移動にとって重要な因子である電子親和力を制御する方法についても研究を進め、負の電子親和力表面の生成方法を確立し、スピン偏極した電子の取り出しにも成功している。
そこで、本研究は、それらの経験・成果を基に、(1)電子親和力の制御法を界面に適用して、光励起により半導体から機能性物質(遷移金属化合物など)ヘスピン整列した電子を移動させることで、半導体表面に生成した機能性物質の物性を制御すること、(2)この研究課題に存在する重要な科学的問題である、界面ポテンシャルと電子準位の関係、スピン整列した電子の移動における非平衡ダイナミクス、光誘起による電子移動と新しい物性発現、などについての量子論的描像を確立することを目的として行った。
本年度は、(1)既存のレーザーならびに放射光利用光電子分光システムを用いて、本研究課題のアイデアの実現化を開始した。具体的には、GaAs(100)基盤にCsと酸素の共吸着を行い、負の電子親和力表面を生成し、その表面に、鉄薄膜の成長を試みた。現在、これらの表面について、内殻光電子分光による評価を遂行し、その評価を薄膜生成条件にフィードバックする段階にある
(2)一方で、新たな実験装置の製作を開始した。具体的には、レーザーの高次高調派利用による超高速時間分解光電子分光装置の製作に着手し、計算と設計に基づき、装置製作に要する光学系、電子系、真空系の各部品を購入し、現在組み立てがほぼ終了した段階であり、今後性能試験に持ち込む予定である。

Research Products

• [Publications] M.Kamada et al.: "Beam-line systems for pump-probe photoelectron spectroscopy using SR and laser"Nuclear Instruments and Methods. A467/468. 1441-1443 (2001)
• [Publications] S.Asaka et al.: "Optical detection system using time structure of UVSOR for combined laser-SR experiments"Nuclear Instruments and Methods. A467/468. 1455-1457 (2001)
• [Publications] S.Asaka et al.: "Ultraviolet light amplification within a nanometer-sized layer"Phys.Rev.B. 63. 81104-81106 (2001)
• [Publications] S.Tanaka et al.: "Surface photovoltage effects on p-GaAs(100) from core-level photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation and a laser"Phys.Rev.B. 64. 1553081-1553086 (2001)