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ナノ構造(Ga,Ge)カルコゲナイド半導体の光物性

研究課題

研究課題/領域番号 14540292
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関筑波大学

研究代表者

大成 誠之助  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (70015824)

研究分担者 松石 清人  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教授 (10202318)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワードナノ構造 / カルコゲナイド系半導体 / GaSe / 光物性 / ガス中レーザアブレーション / ラマン散乱 / 光吸収 / 蛍光 / GaSe(セレン化ガリウム) / ガス中レーザアブレーション法 / 蛍光測定 / ガス中レーザァブレーション法
研究概要

新規ナノ構造体創製のうえで、非常に高いポテンシャルを秘めたレーザーアブレーション法を用いることにより、層状半導体GaSeをナノ粒子化し、その光学的性質について研究を行った。
アブレーション時の雰囲気ガスの種類とその圧力によりGaSeナノ粒子のサイズ分布が変化することを確認した。また照射パルスレーザー強度によりデブリ形成効率が大きく変わることも明らかにした。
GaSeナノ粒子の光吸収測定ではサイズ変化に伴う量子閉じ込め効果、PL測定からはナノ粒子表面準位または欠陥準位による発光を確認した。3D閉じ込めを考慮した有効質量近似にて、量子サイズ効果に伴う最低励起エネルギーのシフトを計算した。また電子、正孔の異方性をとりいれた2D閉じ込めを考慮した有効質量近似を用いることにより、GaSeのバンドギャップは層間方向の閉じ込めに対しより敏感に反応し、変化することを明らかにした。
ラマン散乱および赤外吸収測定により、GaSeナノ粒子内に閉じ込められたフォノン状態の、雰囲気ガス圧力と種類の変化に伴う変化を研究した。233cm^<-1>のTOフォノンモードの消失を確認し、ナノ粒子内部の分極率が遮蔽されたことによる効果であると解釈した。もうひとつの表面効果として55cm^<-1>,230cm^<-1>付近に、ナノ粒子化による新規フォノンモードが観測され、表面フォノンモードである可能性について議論した。層間圧縮振動モードであるA'_1モードをCampbell-Fauchetの式で解析を行った。
一方でA'_1(2)モードの低波数シフトは、力定数モデルでの計算により、層内Ga-Ga結合および層内振動モードに乱れが生じたことが原因であることを示唆した。また最低励起エネルギーの考察と同様、2Dおよび3Dにおけるフォノン閉じ込め効果を考えることにより、フォノン閉じ込めの次元について研究した。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 文献書誌 (8件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic investigations of the photo-induced structural transformation of C60 single crystals under high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      T.Mitani
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 383

      ページ: 486-490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical properties and structural phase transitions of lead-halide based inroganic-organic 3D and 2D perovskite semiconductors under high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuishi
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(b) 241

      ページ: 3328-3333

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spectroscopic investigations of the photo-induced structural transformation of C60 single crystals under high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      T.Mitani, K.Matsuishi, S.Onari
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 383

      ページ: 486-490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical properties and structural phase transitions of lead-halide based inroganic-organic 3D and 2D perovskite semiconductors under high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuishi, T.Ishihara, S.Onari, Y.Chang, C.H.Park
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(b) 241

      ページ: 3328-3333

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Temperature dependence of photoluminescence from mono-dispersed Si nanoparticles2003

    • 著者名/発表者名
      T.Orii
    • 雑誌名

      Eur.Phys.J.D 24

      ページ: 119-122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Raman Scattering in CdGa2Se4 under Pressure2003

    • 著者名/発表者名
      T.Mitani, T.Naitou, K.Matsuishi, S.Onari, K.Allakhverdiev, F.Hashimzade, T.Kerimova
    • 雑誌名

      Phys.stat.sol.(b) 235, No.2

      ページ: 321-325

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Raman scattering under pressure and phase transition in ε-Gase2003

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kulibekov, H.P.Olijnyk, A.P.Jephcoat, Z.Y.Salaeva, S.Onari, K.R.Allakhverdiev
    • 雑誌名

      Phys.stat.sol.(b) 235, No.2

      ページ: 517-520

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Raman scattering under pressure in ZnGa2Se42003

    • 著者名/発表者名
      K.R.Allakhverdiev, F.Gashimzade, T.Kerimova, T.Mitani, T.Naitou, K.Matsuishi, S.Onari
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids 64

      ページ: 1597-1601

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Temperature dependence of photoluminescence from mono-dispersed Si nanoparticles2003

    • 著者名/発表者名
      T.Orii, M.Hirasawa, T.Seto, N.Aya, S.Onari
    • 雑誌名

      Eur.Phys.J.D 24

      ページ: 119-122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low Frequency Raman Scattering of Amorphous Ge1-xSx(0<x<0.62)2002

    • 著者名/発表者名
      H.Ogura, K.Matsuishi, S.Onari
    • 雑誌名

      J.Non-Cryst.Solids 299-302

      ページ: 973-977

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anisotropic Structural change Induced by Sub-bandgap Light in As-S Glasses Studied by Quasi-elastic Scattering2002

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuishi, K.Kagota, S.Onari
    • 雑誌名

      J.Non-Cryst.Solids 299-302

      ページ: 929-934

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Raman Spectroscopic Studies on Bismuth Nanoparticles Prepared by Laser Ablation Technique2002

    • 著者名/発表者名
      S.Onari, M.Miura, K.Matsuishi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 197-198

      ページ: 615-618

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Photoluminescence of CdS nanoparticles suspended in vacuum and its temperature increase by laser irradiation2002

    • 著者名/発表者名
      T.Orii, S.Kaitou, K.Matsuishi, S.Onari, T.Arai
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter 14

      ページ: 9743-9752

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electroluminescence of monodispersed silicon nanocrystalites synthesized by pulsed laser ablation in inert background gas2002

    • 著者名/発表者名
      T.Makino, Y.Yamada, N.Suzuki, T.Yoshoda, S.Onari
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 197-198

      ページ: 594-597

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mitani: "Raman Scattering in CdGa2Se4 under Pressure"Phys.stat.sol.(b). 235, No.2. 321-325 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.M.Kulibekov: "Raman scattering under pressure and phase transition in ε-Gase"Phys.stat.sol.(b). 235, No.2. 517-520 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.R.Allakhverdiev: "Raman scattering under pressure in ZnGa2Se4"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 64. 1597-1601 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ogura: "Low frequency Raman scattering of Amorphous Gel-xSx (0<x<0.62)"J. Non-Cryst. Solids. 299-302. 973-977 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Matsuishi: "Anisotropic structural change Induced by sub-bandgap light in As-S glasses studied by Quasi-elastic Scattering"J. Non-Cryst. Solids. 299-302. 929-934 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Onari: "Raman Spectroscopic Studies on Bismuth Nanoparticles Prepared by Laser Ablation Technique"Applied Surface Science. 197-198. 615-618 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Orii: "Photoluminescence of CdS nano-particles suspended in vacuum and its temperature increase by laser irradiation"J. Phys. : Condens. Matter. 14. 9743-9752 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Makino: "Electroluminescence of monodispersed silicon nanocrystals synthesized by laser ablation in inert background gas"Applied Surface Science. 197-198. 594-597 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2020-05-15  

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