| 研究概要 |
面の規制されたn型酸化チタンが室温でバンドギャップ近傍の発光を示すこと,発光強度がフラットバンド電位を境に数倍にわたって変化することを見いだした.さらに,時間分解発光分光の実験から数十psから数nsの寿命を持つ非指数関数的な減衰を示すこと,長寿命成分の電位依存性が明確であること,発光寿命の波長依存性がほとんどないこと等が明らかになった.この結果より,発光に関与するspeciesは一種類であり,光励起後,ピコ秒シングルフォトンタイミングの時間分解能以内(<3ps)に間接遷移に始状態へ緩和することが明らかになった.
さらにフェムト秒過渡回折格子分光により超高速緩和過程を調べた.早い時間領域の解析から,間接遷移の始状態は,30fs以内に極めて速く生成していることが明らかになった.この値は,フェムト秒過渡吸収分光を用いて酸化チタン半導体微粒子で得られている束縛電子の生成時間180fsよりかなり速い.さらに,回折格子の緩和ダイナミクスが励起光強度と共に速く減衰するという励起高強度依存性が観測された.この緩和をBowmanの電子-正孔再結合の式,および励起子-励起子相互作用による励起子消滅過程の式で解析した.Bowmanの式を用いた場合は,再結合速度定数は約2.0x10^<-11>cm^3s^<-1>程度と求まり,Bowmanらによって報告されている酸化チタン微粒子の再結合速度定数より一桁小さく,面の規制された電極の特異性が明らかになった.
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