C_<60>単結晶における励起状態の緩和ダイナミクスと光伝導機構

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15340098
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 神野 賢一 和歌山大学, システム工学部, 教授 (80024339)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋元 郁子 和歌山大学, システム工学部, 助手 (00314055) ; 伊東 千尋 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (60211744)
• Keywords: フラーレン / 光伝導 / 励起子 / 光キャリア / フレンケル励起子 / 電荷移動励起子 / 熱解離 / 緩和ダイナミクズ

Research Abstract

ホッピング拡散や、熱解離エネルギー、欠陥による捕獲と再解離など、C_<60>単結晶における光キャリア生成に関与する物理パラメータは多様であるが、本研究では、発光強度の励起エネルギー依存性、キャリア生成の量子効率の励起エネルギー依存性、それらの温度依存性、ならびに光伝導の時間応答特性に着目することにより、光キャリアの最終生成量子効率を規定している因子が何か、何がどのように変化する結果キャリアー発生に至るのかを、明らかにしようとしている。
本年度は、特に「吸収端異常光伝導ピーク」の原因解明に主点を置き、以下の事項を実施した:
・CCD検出器システムを購入して既設の分光測定装置受光部に取付調整を行い、光伝導と発光スペクトルの同時高感度検出を可能とした。また、VUV励起用分光器を移設して接続整備を行い、真空紫外域に至る励起エネルギー下での分光実験装置を構築した。
・C_<60>単結晶は抵抗値が10^9程度と高い物質であるため、光伝導の測定に際して電極との接触抵抗をなくすための工夫が必要となる。そこで、2端子法および4端子法による定常測定に代えて、ブロッキング電極とパルスレーザー励起を用いた時間分解測定システムを構築した。
・QスイッチYAG励起のOPOレーザーからのパルス光を用いて、励起波長をチューニングしながら光伝導のTOF時間応答観測の予備実験を行った。幾つかの励起波長に対して、温度、電場、をパラメータとしたTOF信号が得られており、これらの知見から、キャリアの輸送、再結合、および捕獲に関する包括的な知見が集積されつつある。
・以上の結果を基に、「吸収端異常光伝導ピーク」を説明するモデルの提示を平成16年7月開催予定の励起子物理国際会議(EXCON'04)で発表するため準備を進めている。
・今後は可視から紫外領域にわたる光伝導スペクトルの測定をから、局在励起子、フレンケル励起子、電荷移動励起子それぞれの励起状態からの光キャリア生成の量子効率とその温度依存性を決定し、励起子発光収量の温度依存性と突き合わすことによって、キャリアー生成へ至る光励起後の緩和チャンネルを同定する予定である。