| 研究課題/領域番号 |
14380233
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 東北大学 (2003-2004)
東京大学 (2002) |
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研究代表者 |
浅井 圭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60231859)
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| 研究分担者 |
岩井 岳夫 東京大学, 原子力総合研究センター, 助手 (30272529)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | 高密度励起 / イオンビーム / 時間分解発光スペクトル / MgO / 電子-正孔プラズマ / CdS / 層状ペロブスカイト化合物 / 多重量子井戸構造 |
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| 研究概要 |
高エネルギーイオンによる高密度電子励起と、それに伴い誘起される局所高温状態について、各種半導体材料の発光を、照射中に「その場」測定することによって解析した。時間積分型の発光スペクトルは、OMAを用いて測定された。また、時間分解スペクトルの測定は、イオンがcarbon foilを通過する際に放出される二次電子をMCPによって検出することによってイオンの通過時刻を同定することによる、時間相関単一光子計測法によって測定した。
まず、半導体の多重量子井戸構造を自然に形成することが知られている、有機無機層状ペロブスカイト型化合物の高速な励起子発光を用い、イオンの飛跡近傍で生じる過渡的な局所高温状態を、世界で初めて観測することに成功した。観測された局所温度と、イオンによる励起密度との関係より、局所的な融解が起きていることも解明した。
次に、CdSの時間分解発光スペクトルの測定により、半導体中での励起キャリアの空間挙動の解析を行った。観測された、電子-正孔プラズマによる高速な発光帯のスペクトル形状を解析することにより、輻射緩和時の励起キャリア密度と平均エネルギーを見積もった。得られた結果は、キャリアの極性光学フォノン散乱を考慮したキャリア拡散モデルによって、定量的に説明された。
また、電子格子相互作用が半導体よりもやや強い、MgO結晶についても実験を行った。励起密度の増大とともに自由励起子発光の強度が減少し、消滅した。対照的に、自由励起子発光よりもやや低エネルギーの発光帯が現れた。これは、従来の半導体で観測されていたのと同様に、静電遮蔽による自由励起子の解離を伴い、電子-正孔プラズマに類似した集団励起状態からの発光であると考えられる。
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