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本研究では、高易動度を示す有機半導体において自由キャリア運動を捉え、バンド伝導性を裏付けることを目的とする。そのため、サイクロトロン法を用いて伝導の基礎物理量である有効質量やキャリア散乱時間、移動度などを、無機半導体と対比的に研究し、ホッピング伝導とバンド伝導のクロスオーバー領域における伝導機構について新しい知見を得ることを目指す。
前年度までの研究で、ルブレン結晶を透明電極で挟み電場印加することによって、光生成した励起子が解離しキャリアが注入される機構を確かめた。H29年度はその追試と、真空アニール法により結晶表面状態をコントロールした結晶において同様の実験を行い、試料表面状態とキャリア生成/励起子発光の相関との関係を明らかにした。この内容について国内会議で報告したとともに、論文を投稿し現在査読を受けている。また、7月の国際会議での発表が確定している。
サイクロトロン共鳴法を実施するべき低温で、キャリア密度が極端に減少することが問題であったため、H29年度は、表面トラップを回避するため二光子励起法を用いた。励起波長に対する光キャリアの生成効率を調べたところ、一光子励起ではギャップ内状態が大きく関与するが、二光子励起では結晶の固有吸収端に対応した光キャリア生成であることが分かった。マイクロ波共振器内でも二光子励起による光キャリア生成に成功し、ついに、磁場強度に依存するマイクロ波応答信号を取得した。しかし、予想値とかなり違う共鳴磁場であったため、現在、この信号がサイクロトロン共鳴信号か解析を進めている。
一方で、対照物質である無機半導体においては、高純度ダイヤモンドにおいてサイクロトロン信号を取得し、励起波長の選択により、異なる光キャリア生成ルートが存在することを見いだした。これらに関して、国際会議や国内学会で研究成果を報告した。また、7月の国際会議での発表が確定している。
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