量子ビームを用いたメゾスコピック系ナノ材料の構築と超高速応答素子への応用

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480096
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石槫 顕吉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90010975)
• 研究分担者: 江馬 一弘 上智大学, 理工学部, 助教授 (40194021) ; 浅井 圭介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (60231859)
• キーワード: LB膜 / 半導体超微粒子 / CdS / RBS / イオンビーム / 非線形光学特性 / 4光波混合 / 非線形感受率

研究概要

<RBSによる構造評価>LB膜中に析出させた微粒子の形態評価を目標に、超微粒子生成に伴うLB膜中の構造変化をラザフォード後方散乱分析(RBS)によって追跡した。試料は、石英ガラス上のアラキン酸カドミウムLB膜を硫化水素(H_2S)処理して得たnmサイズの硫化カドミウム(CdS)超微粒子含有薄膜である。タンデトロン加速器からの2MeV He^<2+>を用いて、H_2S処理前後におけるRBS測定を行った(散乱角160°)。さらに、試料へのイオンビーム照射の影響について、RBS測定前後のX線回析分析(XRD)により検討した。また、得られたRBSスペクトルに対して、X線光電子分光法(XPS)による元素濃度の深さ分布測定結果や、シミュレーションスペクトルとの比較を行った。その結果、H_2S処理がRBSスペクトルに大きな変化を引き起こすことが明らかになった。この変化の特徴は、H_2S処理が、表面から基板方向へのCdのmigrationを誘発する点にある。これは、XPSにより得られたCd及びSの濃度の深さ分布測定結果と一致した。H_2S処理に伴う、このようなCd濃度分布の大きな乱れは、析出したCdS超微粒子が二次元的な板上結晶を形成したのではなく、LB膜の秩序構造を破壊しながら球状に凝集したことを示唆する。このCdのmigrationを、RBSスペクトルのシミュレーションによって再現することに成功した。
<非線形光学特性の評価>フェムト秒パルスレーザーを用いた縮退4光波混合法によって、上記のようなnmサイズCdS超微粒子の3次非線形感受率χ^<(3)>の絶対値を評価した。その結果、エキシトン共鳴領域におけるχ^<(3)>絶対値の著しい増大を確認した。

研究成果

• [文献書誌] S.Seki, K.Kanzaki, Y.Yoshida, S.Tagawa, H.Shibata, K.Asai and K.Ishigure: "Positive-Negative Inversion of Silicon Based Resist Materials:Poly(di-n-hexylsilane)for Ion Beam Irradiation" Jpn.J.Appl.Phys.Part1. 36. 5361-5364 (1997)
• [文献書誌] T.Yamaki, K.Asai and K.Ishigure: "Changes in the Surface Electronic States of Semiconductor Fine Particles Induced by High Erergy Ion Irradiation" Radiat.Phys.Chem.50. 199-205 (1997)
• [文献書誌] T.Yamaki, Y.Nakashiba, K.Asai, K.Ishigure, S.Seki, S.Tagawa: "Exciplex Emission from Amphiphilic Polysilare Bearing Ammonium Moieties" J.Nucl.Mater.248. 369-373 (1997)
• [文献書誌] J.Ishi, M.Mizuno, H.Kunugita, K.Ema, S.Iwamoto, S.Hayase, T.Kondo and R.Ito: "Thira-order optical nonlinearity due to excitons and biexcitons in a self-organized quantum-well material(C_6H_<13>NH_3)_2 PbI_4" J.Nonlinear Opt.Phys.Mater.7(印刷中). (1998)
• [文献書誌] Y.Ueno, S.Kishino, H.Kunugita, K.Ema, M.Rikukawa, Y.Tabuchi: "Ultrafast Excitonic Nonlinearity in Regioregular Head-to-tail Coupled Poly(3-Hexylthiophene)" J.Nonlinear Opt.Phys.Mater.7(印刷中). (1998)
• [文献書誌] T.Kondo, S.Iwamoto, S.Hayase, K.Tanaka, J.Ishi, M.Mizuno, K.Ema and R.Ito: "Resonant Third-order Optical Nonlinearity in the Layered Perovskite-type Material(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4" Solid State Comun.105(8). 503-506 (1998)