アルカリ金属を用いた無極性液体中への光電子導入

• 研究課題/領域番号: 06804019
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性一般(含基礎論)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 健吾 東京大学, 教養学部, 助手 (40221080)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 1994年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: アルカリ金属 / 光電効果 / 過剰電子 / 無極性液体

研究概要

アルカリ金属からの光電子放出を用いて無極性液体中に大量かつ定常的に電子を導入する手法を確立し、これまで国内外のどの研究グループも試みたことがない全く新しい視点からの研究を開拓することを目的に、光電流測定用セルを試作し、光電陰極材質としては、比較的扱いやすいNaK合金を用い、300-400nmの光を小型の特殊蛍光管よりえて、光電流の電圧・時間依存性の予備的測定に着手した。試料液体としては、できるだけ広範囲の液体に対するデータを集めるために移動度の値が0,1-100cm^2/Vsの3桁に及ぶように、ノルマルペンタン(0.1)、イソペンタン(1)、イソオクタン(10)、テトラメチルシラン(100)の4種を選んだ。(括弧内は室温でのおおよその電子移動度の値、単位はcm^2/Vs)
観測された光電流の絶対値は、真空中(セルを反射型光電管として使用、飽和領域の電流値をとる)と比較して実用上、1/10-1/100にしか落ちないことがわかった。また、電流値は移動度の順で大きくなる。また、十分に精製されていない液体の場合には、光電流は定常値に落ち着くまでに分オーダーで徐々に減少を続ける時間依存性が観測された。これは、電子補足性不純物による電子の捕獲とそれに続く空間電荷の蓄積、結果として光電陰極表面近傍での有効電場の減少によるものと解釈される。さらに、液体により多少の違いはあるが、光電流は電圧の増加と共にほぼ直線的に増加することを確認し、この電圧依存性は、一次元オンサガ-モデルで説明できることを示した。