2014 Fiscal Year Annual Research Report
有機薄膜中の閉じ込め励起子と光とのコヒーレント結合による超高速輻射緩和
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24540321
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊藤 正 大阪大学, ナノサイエンスデザイン教育研究センター, 特任教授 (60004503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一宮 正義 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (00397621)
芦田 昌明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60240818)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光物性 / 量子閉じ込め / 光学非線形性 / 分子性結晶 / 超高速輻射緩和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
100nm台の厚さの無機半導体結晶薄膜(CuCl)において、我々が既に実証した光と閉じ込め励起子とのコヒーレント結合による超高速な輻射緩和と光学非線形現象（総称して「サイズ共鳴増大現象」と呼ぶ）と比較しながら、アントラセン有機半導体薄膜において同様の現象を観測することを目的とした。１．良質で厚さを制御した薄膜試料の作製、２．吸収・反射スペクトルにおいて励起子閉じ込め効果を示す振動構造の観測、３．光学非線形性増大を示す四光波混合信号の測定、４．輻射緩和高速化を示す励起子発光寿命の測定等を試みた。最終年は３，４．を重点的に行った。薄膜試料を用いて励起子共鳴近傍の四光波混合スペクトルの観測には成功したが、CuClのような励起子共鳴付近での振動構造は観測されず、サイズ共鳴増大を確証するには至っていない。吸収、反射スペクトルの振動構造も観測されず、これらは薄膜面に垂直なｃ軸方向の励起子有効質量が大きいため振動構造のエネルギー間隔が測定の分解能以下となったと解釈される。一方、励起子発光寿命については、バルク結晶では励起子ゼロフォノン線、分子振動を伴う発光線は共に4~6 nsの発光寿命を示したが、２枚の石英板で挟み厚さを制御した340nmの薄膜試料では分子振動を伴う発光線の寿命が20~30 nsと長寿命化している中で、励起子吸収端近傍のゼロフォノン発光のみが250 ps（レーザーパルス幅で制限）と少なくとも１～２桁高速化していることが判明した。発光効率はバルク結晶よりも大きいことから、非輻射過程の比較的少ない良質な薄膜と推定される。発光スペクトルはバルク結晶よりもブロードでエネルギーシフトした複数の発光が重畳しているなど試料の不均質性の問題は残るが、ゼロフォノン発光寿命が高速化した原因としてサイズ共鳴増大の可能性が十分考えられ、今後は試料均質化、膜厚依存による発光寿命の変化を追究する。
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Research Products
(9 results)
