2022 Fiscal Year Annual Research Report
単一半導体ナノ粒子と吸着分子間の光励起キャリア移動現象の研究
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20K15130
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
近藤 崇博 学習院大学, 理学部, 助教 (30760277)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 単一ナノ粒子分光 / フォトルミネッセンス分光 / 顕微分光 / 酸化亜鉛 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単一の半導体ナノ粒子のフォトルミネッセンス(Photoluminescence, PL)分光に取り組んだ．また，有機分子を半導体ナノ粒子に吸着させ，その時の単一の半導体ナノ粒子について高速時間分解計測による，PL発光寿命などの計測から光励起キャリア移動の評価に取り組んだ．
最終年度に実施した研究では低温(90 K)PL分光計測による単一酸化亜鉛ナノ粒子のスペクトルの取得に取り組んだ．その結果，未知の発光を検出する成果を得た．低温では3.3 eV付近の励起子由来の発光は束縛励起子，自由励起子などに起因するピークに分離し観測される．興味深いことに粒子によって格子欠陥に由来する2.8-3.0 eVの強い青色発光や3.0-3.2 eV付近の未知の発光が観察された．凝集体のPLスペクトルからはこのような発光を検出することは困難である．未知発光は，電子・正孔プラズマに由来する誘導放出によるものと予想しているが，明確にはわからず，さらなる実験に取り組んでいる．
また，酸化亜鉛半導体ナノ粒子では発光強度が弱くその発光寿命は検出が不可能であったが，有機EL材料として利用されるアントラセンの蛍光寿命の計測に成功した．今後はアントラセンをナノ粒子に吸着させたような有機無機複合材料の光励起キャリア移動の評価に研究を展開していく．
期間全体を通じて上記のほかに，水中レーザーアブレーション法により合成した単一酸化亜鉛ナノ粒子のPL分光計測を行った．合成したサンプルは各粒子によって励起子の発光ピーク位置，幅が異なった．原子間力顕微鏡像による粒子の形状とPL発光特性との関係から，角張った粒子は球状のものに比べ欠陥発光が強く励起子ピークはブロードであった．これは粒子がレーザープラズマ反応場の異なる位置で形成されたことによる違いであると予想している．本成果は国際誌へ投稿し現在査読中である．
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