アモルファスカルコゲナイド半導体における異方性光誘起構造変化現象の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10740149
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 松田 理 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30239024)
• キーワード: アモルファス半導体 / カルコゲナイド / 光誘起構造変化 / 励起電子緩和過程 / 光異方性 / 過渡的現象 / ポンププローブ法 / フォトルミネッセンス

研究概要

物質の準安定状態であるガラス状態は、通常、熱的な励起により、安定な結晶状態に移行する。アモルファスカルコゲナイド半導体ではこの転移を光照射によって起こすことができる。光には偏光方向の自由度があるので、このような構造変化にかかわる特徴的な方向(例えば結晶軸)を励起光の偏光方向によって制御できる可能性がある。本研究では、光誘起構造変化現象における偏光方向の効果を理解するために、光励起状態の緩和過程について、特に偏光との関連の観点から調べる。
典型的なカルコゲナイドガラスであるGeSe_2について、フォトルミネッセンスの時間分解測定を行った。ルミネッセンスの減衰曲線は寿命100ns以下の速い成分と寿命1ms程度の遅い成分とからなる。全発光にしめる速い成分の割合に注目する。この割合が大きくなると、励起光と同じ偏光方向を持つ発光の方が垂直な偏光方向を持つ発光に対して大きい傾向が目立ってくる。このことは、速い発光成分が遅い発光成分より強く偏光していることを示している。
上記の結果から、光励起直後の電子励起状態の励起光偏光方向との関連に興味が持たれた。このような過渡的な電子励起状態を調べるために、フェムト秒光パルスを用いたポンプブローブ超高速過渡的反射率変化測定装置を組み立てた。現在、より単純な構造を持つアモルファス半導体材料であるアモルファスSiを試料として、装置の性能評価を行っている。平成11年度は、この装置を用いたカルコゲナイドガラスの電子励起状態の緩和過程の測定を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] O.Matsuda: "Relaxation process of photo-excited states in GeSe_2 glass investigated by time-resolved photoluminescence measurement" Journal of Non-crystalline Solids. 227-230. 829-832 (1998)
• [文献書誌] Y.Wang: "Structure of glassy and liquid GeSe_x investigated by Raman scattering" Journal of Non-crystalline Solids. 232-234. 702-707 (1998)
• [文献書誌] O.Matsuda: "Structural changes during the photo-induced and thermal crystallization process in evaporated amorphous GeSe_2 by Raman scattering" Journal of Non-crystalline Solids. 232-234. 554-559 (1998)
• [文献書誌] Y.Wang: "Photo-induced crystallization in amorphous GeSe_2 studied by Raman scattering." Journal of Non-crystalline Solids. 227-230. 728-731 (1998)
• [文献書誌] M.Nakamura: "Relation of structural and elastic crossover length investigated by low frequency Raman scattering in germanium-selenium glass" Physical Review B. 57. 10228-10231 (1998)
• [文献書誌] H.Takeuchi: "Reversible mesoscopic structural transformations in vacuum evaporated amorphous Ge_<30>Se_<70> film studied by Raman scattering" Journal of Non-crystalline Solids. 238. 91-97 (1998)
• [文献書誌] Y.Wang: "Rigidity percolation and structure of Ge-Se system" Physica B. 263-264. 313-316 (1999)
• [文献書誌] M.Nakamura: "A study of network dimensionality in chalcogenide glass by low frequency Raman scattering" Physica B. 263-264. 330-332 (1999)