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2010 年度 実績報告書

ナノ構造物質の高密度少数多体電子正孔系の顕微分光と光機能

計画研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 20104006
研究機関京都大学

研究代表者

金光 義彦  京都大学, 化学研究所, 教授 (30185954)

研究分担者 太野垣 健  京都大学, 化学研究所, 准教授 (80422327)
山本 真平  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 助教 (20362395)
キーワードナノ材料 / 光物性 / 半導体材料 / オージェ再結合 / キャリアダイナミクス / カーボンナノチューブ / ナノ粒子
研究概要

本年度は、新しい特色のある半導体ナノ物質の動的電子相関にもとづく光学現象を探求し、その活用に向けた道筋をつけることを目的として研究を行った。時空間分解分光装置の開発・改良を進め、顕微分光と2波長可変ポンププローブ分光、可視および赤外域時間分解発光分光を活用し、動的電子相関の探索研究を行った。これらの研究を通して、その物質固有の特異的な動的電子相関を見つけ出すとともに、物質によらない普遍的な動的電子相関を解明し、学理の構築を進めた。
時空間分解発光分光システムを構築するために、波長可変装置の付属した高繰り返しの高出力フェムト秒光源の導入・整備を行った。これらの計測システムを用いた精密光学測定により、窒化物や酸化物のワイドギャップ半導体における励起子状態の解明や、半導体ナノ粒子やカーボンナノチューブにおけるマルチエキシトンダイナミクスの研究を行った。主な研究実施・成果を以下にまとめる。(1)ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸ストロンチウムにおいてバンド端発光を初めて観測し、発光メカニズムやキャリア特性の解明を行った。(2)カーボンナノチューブにおいてトリオン発光を初めて観測するなど、その光学特性の解明を行った。(3)半導体ナノ粒子などのナノ物質において高密度キャリアダイナミクスの研究を行い、マルチエキシトン状態におけるオージェ再結合過程などのキャリアダイナミクスの特性解明を行った。また、これらのナノ物質についてキャリアダイナミクスの励起光エネルギー依存性の系統的な研究を行い、マルチエキシトン生成などの新規な多体キャリアダイナミクス発現の探索を行った。(4)新しい光機能の発現が期待される半導体ナノ粒子・ナノロッドなどの試料作製を行い、それらの基礎光学特性を明らかにした。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (23件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Auger recombination in Si_<1-x>Ge_x/Si quantum wells under high-density photoexcitation2011

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

      phys.stat.sol.(c)

      巻: 8 ページ: 1049-1054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy Transfer between Excitons and Plasmons in Semiconductor-Metal Hybrid Nanostructures2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kanemitsu
    • 雑誌名

      J.Lumin.

      巻: 131 ページ: 510-514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocarrier recombination dynamics of SrTiO_32011

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 7937 ページ: 79371O/1-79371O/8

  • [雑誌論文] Transformation of Nano- to Mesosized Iron Oxide Cores to α-Fe within Organic Shells Preserved Intact2011

    • 著者名/発表者名
      S.Yamamoto
    • 雑誌名

      Chem.Mater.

      巻: 23 ページ: 1564-1569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light Emission from SrTiO_32011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kanemitsu
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(b)

      巻: 248 ページ: 416-421

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence spectrum and dynamics in highly photoexcited rutile TiO_22011

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(c)

      巻: 8 ページ: 104-107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of charged excitons in hole-doped carbon nanotubes using photoluminescence and absorption spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      R.Matsunaga
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 106 ページ: 037404/1-037404/4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体/金属ナノ粒子ハイブリッド構造における新しい光学現象2011

    • 著者名/発表者名
      金光義彦
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 79 ページ: 103-107

  • [雑誌論文] Blue photoluminescence of highly photoexcited rutile TiO_2 : Nearly degenerate conduction-band effects2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 113103/1-113103/4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Band-to-band photoluminescence in SrTiO_32010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 121103(R)/1-121103(R)/4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast decay of photoluminescence from high-density excitons in Al_xGa_<1-x>N mixed crystals : Diffusive propagation of exciton-polaritons2010

    • 著者名/発表者名
      D.Hirano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 113202/1-113202/4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmon-assisted Photoluminescence Enhancement of Single-Walled Carbon Nanotubes on Metal Surfaces2010

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

      Appl.Phys.Lett.

      巻: 97 ページ: 063110/1-063110/3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Length-Dependent Photoluminescence Lifetimes in Single-Walled Carbon Nanotubes2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Miyauchi
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C

      巻: 114 ページ: 12905-12908

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized Auger recombination and carrier multiplication in semiconductor nanoparticles and carbon nanotubes2010

    • 著者名/発表者名
      S.Taguchi
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(c)

      巻: 7 ページ: 735-738

    • 査読あり
  • [学会発表] Band-Edge Luminescence From SrTiO_3 : No Polaron Effect2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      7th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics (TOEO-7)
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2011-03-14
  • [学会発表] アルコールCVD法で作製された二層グラフェンのラマン分光による研究2011

    • 著者名/発表者名
      岡野真人
    • 学会等名
      第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2011-03-09
  • [学会発表] Photocarrier recombination dynamics of SrTiO_32011

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      San Francisco, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-26
  • [学会発表] ホールドープしたカーボンナノチューブにおける室温でのトリオンの観測2010

    • 著者名/発表者名
      松永隆佑
    • 学会等名
      第21回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Relaxation of Hot Carriers in Ge/Si Quantum Dots2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tayagaki
    • 学会等名
      2010 Materials Research Society Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2010-12-02
  • [学会発表] Raman Spectroscopy of Single- and Bi-layer Graphenes Synthesized by Alcohol Chemical Vapor Deposition2010

    • 著者名/発表者名
      M.Okano
    • 学会等名
      International Symposium on Molecular Nanotechnology
    • 発表場所
      奈良県新公会堂
    • 年月日
      2010-12-01
  • [学会発表] ルチル型二酸化チタンの高密度励起発光2010

    • 著者名/発表者名
      山田泰裕
    • 学会等名
      日本物理学会 2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Ge/Si量子ドットにおけるマルチエキシトン生成2010

    • 著者名/発表者名
      太野垣健
    • 学会等名
      日本物理学会 2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] ホールドープした単層カーボンナノチューブの光学的性質2010

    • 著者名/発表者名
      松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会 2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] シリコンカーバイドにおける電子正孔液滴発光ダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      平野大輔
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] 作製方法の異なる単層及び二層グラフェンの顕微ラマン分光測定2010

    • 著者名/発表者名
      岡野真人
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブの光学特性のキャリアドーピング依存性2010

    • 著者名/発表者名
      松永隆佑
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] TiO_2単結晶における新奇青色発光とキャリアダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      山田泰裕
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Ge/Si量子ドットにおける高密度励起ダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      太野垣健
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブの励起子状態に対するホールドーピング効果2010

    • 著者名/発表者名
      松永隆佑
    • 学会等名
      第39回フラーレン・ナノチューブ綿合シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] Blue light emission from highly photoexcited SrTiO_32010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      30th International Conference on_the Physics of Semicon ductors (ICPS 2010)
    • 発表場所
      Seoul, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-30
  • [学会発表] Diffusive exciton-polariton propagation in AlGaN mixed crystals : A photoluminescence study2010

    • 著者名/発表者名
      D.Hirano
    • 学会等名
      30th International Conference on the Physics of Semicon ductors (ICPS 2010)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2010-07-30
  • [学会発表] Dark excitons observed in single carbon nanotube spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      R.Matsunaga
    • 学会等名
      30th International Conference on the Physics of Semicon ductors (ICPS 2010)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2010-07-29
  • [学会発表] Carrier dynamics and control of Auger recombination in Si_<1-x>Ge_x/Si heterostructures under high-density photoexcitation2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tayagaki
    • 学会等名
      30th International Conference on the Physics of Semicon ductors (ICPS 2010)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2010-07-27
  • [学会発表] Light emission from highly photoexcited SrTiO_3 and electron-doped SrTiO_32010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials(EXCON'10)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-13
  • [学会発表] Novel Blue Photoluminescence Spectrum and Dynamics in Rutile TiO_22010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials(EXCON'10)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
    • 年月日
      2010-07-12
  • [学会発表] Auger Recombination Dynamics in SrTiO_3 under High-Density Photoexcitation2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamada
    • 学会等名
      17th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC'10)
    • 発表場所
      Argonne, USA
    • 年月日
      2010-06-22
  • [学会発表] Well-width dependence of Auger recombination rate in Si_<1-x>Ge_x/Si single quantum wells under high-density photoexcitation2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tayagaki
    • 学会等名
      E-MRS 2010 Spring Meeting
    • 発表場所
      Strasbourg, France(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-09
  • [図書] Comprehensive semiconductor science and technology, volume 2, (Pallab Bhattacharya, editor)2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kanemitsu
    • 総ページ数
      196-212
    • 出版者
      Elsevier Science
  • [図書] Handbook of Nanophysics : Nanoelectronics and Nanophotonics, (Klaus D.Sattler, editor)2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kanemitsu
    • 総ページ数
      22/1-22/9
    • 出版者
      CRC Press
  • [備考]

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~opt-nano/

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公開日: 2012-07-19  

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