アルカリハライドの固有発光機構と緩和励起子の安定構造の研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452037
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 神野 賢一 京都大学, 理学部, 助手 (80024339)
• 研究分担者: 林 哲介 京都大学, 教養部, 助教授 (80026799) ; 加藤 利三 京都大学, 理学部, 教授 (20025282)
• キーワード: 緩和励起子(STE) / アルカリハライド / ルミネッセンス / 電子・格子相互作用 / 格子緩和 / 励起三重項 / 零磁場分裂 / オフ・センタ-効果

研究概要

前年度までの研究で、アルカリハライドの緩和励起子(STE)による固有発光(σ、π)や、ハロゲン不純物による局在励起子の緩和発光は、三種の型(I,II,III)に分類出来ることを各種混晶における発光スペクトル変化の調査から明らかにした。今年度は、これらの各発光帯について、
1.時間分解発光分光と磁場効果を系統的に調査し、格子緩和エネルギ-、輻射遷移確率、零磁場分裂幅、占有数の初期流入比、電子・正孔の交換エネルギ-等を決定した。この結果、輻射遷移確率や零磁場分裂幅の物質依存性の原因は、(1)電子と正孔の空間的重なりの程度や、(2)スピン軌道相互作用による励起一重項状態の混成の程度が、STEの緩和形態の違いに応じて敏感に変化するためであることが明らかになった。
2.三重項発光(π帯)は、それが三型のいずれであるかにより、スペクトル位置や発光寿命、その温度依存性に系統的変化が存在することを発見した。RabinーKlickバラメタ-を拡張定義することにより、一見複雑なこれらの物質依存性を明快に整理出来ることを示した。
3.従来、励起一重項状態からの純粋許容遷移と思われていた「σ発光帯」にも、長寿命の燐光成分が例外無く付随していることを発見した。これはI型(オン・センタ-)配置に緩和した最低三重項STEによる部分許容遷移と同定することができ、STEの断熱ポテンシャル曲面や励起子緩和のダイナミクスについて、重要かつ具体的な知見が得られた。
4.緩和形態の構造決定をめざして磁気共鳴法による研究を開始し、まずその手ががりとしてNaCl:1の一中心型捕獲正孔のESRスペクトルの解析を行った。また、この正孔に電子を再結合させた時に、一中心型の局在励起子発光が生ずることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] K.Kan'no,K.Tanaka and T.Hayashi.: "New Aspects of lntrisic Luminescence in Alloli Halide Crystals." Reviews of Solid State Science.4. 383-401 (1990)
• [文献書誌] M.Itoh,SHashimoto,N.Ohno and K.Kan'no.: "Identity of relaxed exciton configurations for the π emission in Nal and the σ emission in Kl." J.Phys.Soc.Jpn.60. 61-64 (1991)
• [文献書誌] K.Kan'no K.Tanaka,H.Kosaka and V.Nakai.: "Three Types of Emission Bands from HeteroーNuclear Relaxed Excitons in NaBr:l,KBr:l and RbBr:l." J.Lumines.48&49. 147-151 (1991)
• [文献書誌] 神野 賢一,松本 珠緒.: "アルカリハライド結晶の緩和励起状態ーSTEの素顔を探るー." 京都大学極低温研究室月報.64. 2-11 (1991)
• [文献書誌] 神野 賢一、松本 珠緒。: "アルカリハライド結晶の固有発光と励起子の緩和状態." 放射光.4. 455-478 (1991)
• [文献書誌] T.Hayashi,H.Yanase,T.Matsumoto,K.Toyoda,K.Kan'no and Y.Nakai.: "SelfーTrapped Exciton Luminescence in KBrlーxlx and RbBrlーxlx Solid Solutions." J.Phys.Soc.Jpn.61. 1098-1112 (1992)
• [文献書誌] T.Matsumoto,T.Kawata,A.Miyamoto,K.Kan'no,M.Hasumoto and M.Kamata.: "A Method for TimeーResolved Measurements Applied on Intrinsic Luminescence in Alkali Halides." UVSOR Activity Report.UVSORー19. (1992)
• [文献書誌] T.Matsumoto and K.Kan'no.: "Decay Profile of the σ Emission Band in KBr." UVSOR Activity Report.UVSORー19. (1992)
• [文献書誌] T.Matsumoto,T.Kawata,A.Miyamoto and K.Kan'no.: "Luminescence Decay Behavior of the OnーCenter Self Trapped Excitons in Alkali Halides." Proceedings of ICDIM 92(International Conference on Defects in Insulating Materials).
• [文献書誌] T.Kawata,T.Mukai,T.Matsumoto and K.Kan'no.: "Magnetic Field Effect on the Luminescence Lifetime of Triplet SelfーTrapped Excitons in NaBr and Nal." Proceedings of ICDIM 92(International Conference on Defects in Insulating Materials).
• [文献書誌] T.Matsumoto,T.Kawata,A.Miyamoto.K.Kan'no,M.Hasumoto and M.Kamata.: "TimeーResolved Luminescence Spectroscopy Using SingleーBanched SR Pulses Applied on lntrinsic Emission in Alkali Halides." Proceedings of VUV10(Tenth lnternational Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics).
• [文献書誌] T.Matsumoto,T.Kawata and K.Kan'no.: "TimeーResolved Spectroscopic Study on the OnーCenter SelfーTrapped Excitons in Alkali Halide Crystals:Part I.Emission Spectra and Decay Behavior." J.Phys.Soc.Jpn.
• [文献書誌] K.Kan'no,T.Matsumoto and A.Miyamoto.: "TimeーResolved Spectroscopic Study on the OnーCenter SelfーTrapped Excitons in Alkali Halide Crystals:Part II.Excitation Spectra and Dynamics of Exciton SelfーTrapping." J.Phys.Soc.Jpn.
• [文献書誌] K.Kan'no and T.Matsumoto.: "Orderliness in the Appearance,Peak Energies and Lifetimes of SelfーTrapped Exciton Luminescence in Alkali Halides." Phys.Rev.Lett.
• [文献書誌] T.Matsumoto,T.Yanase and K.Kan'no.: "Long Lifetime Components of the σ Emission Band in Rbl." J.Phys.Soc.Jpn.