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光応答素子への応用

1998 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: 石榑 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, 助教授 (60231859)
• キーワード: ヨウ化鉛 / 量子井戸 / 非線形光学特性 / 励起子 / 縮退四光波混合 / X^<(3)> / 縦緩和時間 / 横緩和時間

研究概要

本年度は、2次元系量子井戸構造をもつ(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4を研究対象とし、以下のような成果を得た。主たる測定法として、Ti:サファイアレーザベースのOPAを利用した縮退四光波混合(測定温度:8K)を行った。測定試料には多結晶配向性薄膜を用いた。
<励起子共鳴領域での縮退四光波混合>最低励起子に共鳴するエネルギー領域で縮退四光波混合測定をおこない、(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4のx^<(3)>(-ω:ω,-ω,ω)の値を測定した。χ^<(3)>スペクトルは励起子とそのサイドバンドの吸収構造に対応した共鳴構造を示し,最低励起子共鳴点において1.6×10^<-6>esuにも達することが分かった。
<緩和時間測定>縮退四光波混合測定によって得られた時間積分信号の形状から決定した励起子の横緩和時間はT_2=0.2psであった。また,トランジェントグレーティング法による測定によって縦緩和時間T_1=7psであることがわかった。上記のx^<(3)>値とあわせて,この系の励起子が高速でかつ巨大な非線形光学応答を示すことを示すことができた。
<四光波混合過程に対する2励起子状態の寄与>励起光のピークエネルギーを最低励起子共鳴より低エネルギー側に設定し,励起子と励起子分子を同時に励起できるようにして四光波混合信号のスペクトル分解をおこなった。励起子分子-励起子遷移によるM発光のエネルギーに現れる信号に加えて,それより高エネルギー側の領域にブロードな信号が観測された。このことは,2励起子状態が弱く結合した2励起子状態と安定な励起子分子とからなっていることを示唆しているものと考えられる。今後,よりスペクトル幅の狭い光源を用いてこのエネルギー構造について調べていく予定である。

研究成果

• [文献書誌] T.Kondo,S.Iwamoto,S.Hayase,K.Tanaka,R.Ito,J.Ishi,M.Mizuno and K.Ema: "Resonant Third-Order Optical Nonlinearity in the Layered Perovskite-Type Material(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4" Solid State Commun.105. 503-506 (1998)
• [文献書誌] J.Ishi,M.Mizuno,H.Kunugita,K.Ema,S.Iwamoto,S.Hayase,T.Kondo,and R.Ito: "Third-Order Optical Nonlinearity due to Excitons and Biexcitone in a Self-Organized Quantum-Well Material (C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4" J.Nonlinear Opt.Phys.Mater.7. 153-159 (1998)
• [文献書誌] T.Yamaki,T.Yamada,K.Asai,K.Ishigure,and H.Shibata: "Ion irradiation effect on diluted magnetic semiconductor fine particles incorporated into Langmuir-Blodgett films" Thin Solid Films. 327-329. 581-585 (1998)
• [文献書誌] T.Yamaki,T.Yamada,K.Asai,and K.Ishigure: "Diluted magnetic semiconductor nanoparticles fabricated by the Langmuir-Blodgett technique" Thin Solid Films. 327-329. 586-590 (1998)
• [文献書誌] S.Seki,S.Tagawa,K.Ishigure,K.Asai,K.R.Cromack,and A.D.Trifunac: "Radical Stability of Aryl Substituted Polysilanes with Linear and Planar Silicon Skeleton Structures" J.Phys.Chem.B102. 8367-8371 (1998)
• [文献書誌] T.Yamaki,H.Fujii,K.Asai,K.Ishigure,and K.Ema: "DFWM Study of Thin Films Containing Surface-modified CdS Nanoparticles" Synthetic Metals. (印刷中).