新しい光物性機能をもった半導体材料の開拓

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02204004
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 国府田 隆夫 東京大学, 工学部, 教授 (50010715)
• 研究分担者: 岡 泰夫 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (60013520) ; 佐藤 勝昭 東京農工大学, 工学部, 教授 (50170733) ; 柊元 宏 東京工業大学, 工学部, 教授 (50013488)
• キーワード: 光物性 / 有機半導体 / 非線形物性 / 半導体超構造 / 有機金属気相成長法 / 発光材料 / 多元化合物半導体 / 半磁性半導体

研究概要

本研究は、将来の高度な光エレクトロニクス技術の発展に備えて、従来の半導体材料には見られない新しい光物性機能を持った新規材料を、広く無機、有機物質の中から開拓し、その基礎的電子な物性を解明するとともに、その成果に基づいて、新しいコンセプトによる機能素子の開発を行うことを目指す。この目的に沿って、4名の計画研究分担者が相互に密接な協力を行いながら研究を進めた。初年度の研究成果は大要以下の如くである。
<国府田>___ー:各種の電荷移動錯体からなる有機半導体については、これらの物質に共通した固有の電荷輸送機構によると考えられる強い非線形電導性を初めて見出だし、その機構が一次元的物質に特有なソリトン励起によることを明らかにした。この非線形電導性を利用して電流双安定素子が実現できることを実証した。
<柊元>___ー:異種物質で構成されている半導体超構造の作製に必要とされる有機金属気相成長装置の作製と整備を、種々な独自の技術を導入して、行った。特に、反応気体の流量と反応温度の制御が重要であり、その最適条件の設定により、結晶超周期のコヒ-レンス実現の見通しが得られた。
<佐藤>___ー:Mnなどの遷移金属、希土類金属を添加した3元カルコパイライト型半導体の発光、磁気光学スペクトルを精密に測定し、これらの不純物発光中心の電子状態を明らかにした。特にTbイオンを添加したCuAlS_2結晶について、独自の結晶作製法により得られた良質の単結晶が、室温が明るい黄色発光を示すことを見出だした。
岡___ー:磁性体としての特徴と半導体機能を合せ持つ材料である各種の半磁性半導体での磁気光学特性を、独自の超高速時間分解分光法により、精密に研究しその微視的機構を解明した。これらの材料の機能を利用した光アイソレ-タ-や、磁場による同調波長可変の光検出器の可能性を示した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Iwasa,T.Koda,Y.Tokura,A.Kobayashi,N.Iwasawa and G.Saito: "Temperatureーinduced neutralーionic transition in tetrametylbennziーdineーtetracyanoquinodimethane(TMBーTCNQ)" Physical Review B. 42(4). 2374-2377 (1990)
• [文献書誌] F.Fukagai,K.Ishikawa,T.Kanetake,T.Koda,S.Koshihara and Y.Tokura: "Sensitization of photochromism in polydiacetylene films by phthaーlocyanine layer" Japanese Journal of Applied Physics. 29(6). L977-L980 (1990)
• [文献書誌] T.Hasegawa,K.Ishikawa,T.kanetake,T.Koda,K.Takeda,H.Kobayashian and K.Kubodera: "Excitonic Resonant effect in the thirdーorder nonlinear optical properties of blueーand redーform polydiacetylene films" Chemical Physics Letters. 171(3). 239-244 (1990)
• [文献書誌] S.Koshihara,Y.Tokura,T.Mitani,G.Saito and T.Koda: "Photoーinduced valence instability in the organic molecular compound tetrathiafulvaleneーpーchloranil(TTFーCA)" Physical Review B. 42(10). 6853-6856 (1990)
• [文献書誌] S.Koshihara,Y.Tokura,K.Takeda,T.Koda and H.Kobayashi: "Reversible and irreversible thermochromic phase trnsition in single crystals of polydiacetylene substituted withe alkylーurethanes" Journal of Chemical Physics. 92(12). 7581-7588 (1990)
• [文献書誌] T.Koda,T.Hasegawa,K.Ishikawa,K.Kubodera,H.Kobayashi and K.Takeda: "Linear and nonlinear optical properties of quasiーoneーdimensional excitons in conjugated polymer polydiacetylenes" Journal of Luminescence. (1991)
• [文献書誌] Y.Iwasa,N.Watanabe,T.Koda,S.Koshihara,Y.Tokura,N.Iwasawa and G.Saito: "The Physics and Chemistry of Organic Superconductors" SpringerーVerlag Berlin, 319-323 (1990)
• [文献書誌] Y.Iwasa,T.Koda,Y.Tokura,S.Koshihara,and G.Saito: "Proceedings of 4ht AsiaーPacific Physics Conference" World Scientific,Singapore, (1991)