半導体超微粒子の高密度担持と微粒子電子励起状態間のコヒーレント協力現象

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07404014
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊藤 正 東北大学, 工学部, 教授 (60004503)
• 研究分担者: 枝松 圭一 東北大学, 工学部, 助手 (10193997) ; 鈴木 吉朗 東北大学, 工学部, 講師 (80133932) ; 萱沼 洋輔 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80124569)
• キーワード: 半導体超微粒子 / 量子サイズ効果 / 粒子間相互作用 / イオンビームスパッター / コヒーレント現象 / 励起子光物性 / 超高速レーザー分光 / 非線形光学効果

研究概要

1.イオンビ-ブスパッター法による微粒子試料の作成
(1)シリコン基板上へのSi微粒子の堆積、石英基板上のCdSe超薄膜作成、CdSe微粒子のシリカアモルファス膜中への埋め込み等の試料作成条件を実験的に求めた。
(2)蒸気の試料についてAFMを用いて表面構造の観測を行い、島状ナノ構造の存在を確認した。
(3)シリコン基板上へのSi微粒子の堆積膜からの可視赤色発光を観測した。この結果から、酸化膜の存在とナノスケール微細構造の存在が示唆される。
(4)各種材料のスパッター堆積速度のイオンビーム電流密度依存性を測定し、微粒子高密度担持条件を得た。
2.閉じ込め励起子状態の分光学的研究
(1)高感度ストリークカメラとパルス色素レーザー、単分散分光器の組み合せによるピコ秒時間分解測光により、CuCl超微粒子の励起子発光の寿命と発光効率の関係を調べた。
(2)ポリマー中の高密度担持CuCl超微粒子を作成し、励起子発光の紫外レーザー光照射効果を調べ、特異な発光強度増大現象を発見した。
(3)CuCl微粒子のP型励起子状態と光学フォノンの混合状態に関して、発光の励起スペクトルを用いて、1光子励起と2光子励起、及びNaClとガラスマトリックス中では各々結果が異なることを明かにした。
3.以上の成果に立って、微粒子間相互作用に基づくコヒーレント協力現象の観測のために、以下の研究を継続する。
(1)スパッター法によりCdSe、CuCl微粒子の高密度担持膜を作成し、発光寿命や発光のスペクトル幅の濃度依存性を観測する。
(2)高密度担持膜の2光子分光、4光波混合、時間分解分光、顕微分光を行い、微粒子間相互作用によるコヒーレントな共鳴効果の観測を試みる。
(3)量子ドット内部の閉じ込め励起子状態の過渡的光応答の理論や、多粒子系の共鳴光散乱理論を発展させ、実験との比較を行う。

研究成果

• [文献書誌] Satoshi Yano: "Excitonic Optical Nonlinearity of CuCl Microcrystals in NaCl Matrix" Jounel of Applied Physics. 79. 8216-8222 (1996)
• [文献書誌] Yu Mimura: "Infrared transient absorption of confined excitons in CuCl quantum dots" Journal of Luminescence. 66&67. 401-405 (1996)
• [文献書誌] Keiichi Edamatsu: "Subpicosecond dynamics of confined excitons and optical nonlinearities of CuCl quantum dots" Journal of Luminescence. 66&67. 406-409 (1996)
• [文献書誌] Tadashi Itoh: "Subpicosecond Dynamics of Confined Excitons in CuCl Nanocrystals" Material Science and Engineering A. 217&218. 167-170 (1996)
• [文献書誌] Satoshi Yano: "Dynamics of Excitons and Biexcitons in CuCl Nanocrystals embedded in NaCl at 2K" Physical Review B. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] Keiichi Edamatsu: "Two-photon Excitation and Luminescence of Confined Excitons in CuCl Nanocrystals" Journal of Luminescence. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] Luis E.Brus: "Spectroscopy of Isolated and Assembled Semiconductor Nanocrystals" Elsevier Scietific Publishers, Special Issue of Journal of Luminescence, 484 (1996)
• [文献書誌] Tadashi Itoh: "Fundamental and Nonlinear Optical Properties of Semiconductor Mesoscopic Particles Embedded in Matrices and Their Optical Nonlinearities" Elsevier Scientific Publishers, (1997)