| 研究課題/領域番号 |
17H03137
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
松崎 弘幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (80422400)
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| 研究分担者 |
細貝 拓也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90613513)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 超高速分光 / 励起状態 / 有機EL / 太陽電池 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、励起状態の電子構造の動的変化が計測可能な「時間分解二光子光電子分光法」について、パルスピッキング法を用いた新しい時間差制御方法を提案する。これに基づいて、従来に無い、サブピコ秒からミリ秒までの超広時間領域をシームレスにカバーする時間分解二光子光電子分光装置を開発する。同装置を、次世代有機光デバイス材料として期待される熱活性型遅延蛍光や一重項励起子分裂を示す有機材料に適用する。これらの系で発現する特異な励起状態の電子構造とそのダイナミクスを、幅広い時間領域に渡って、高い時間分解能とエネルギー分解能で精密に計測することで、その物理的起源を明らかにする。これによって、励起状態を精密に制御する分子設計指針を提示し、次世代有機光デバイスの高性能化に寄与することを目的とする。本年度では、現有のチタンサファイアレーザー(繰返し周波数: 76 MHz, 光子エネルギー: 1.55 eV)、第3高調波発生器等から構成されるシステムをフェムト秒パルスレーザー光源とし、現有の電子分光装置を組み合わせて、100フェムト秒から数ナノ秒の時間領域で、時間分解測定可能な二光子光電子分光装置の開発を進めた。具体的には、目標仕様を満たすパルスピッカーの選定と導入、及び計測用超高真空チャンバーの設計と導入を着実に進めることが出来た。また、計測プログラム等については、これと並行して進め、基本骨格についてはほほ整備を完了させた。今後は、レーザー光学系および電子分光装置の整備を進めていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
目標仕様を満たすパルスピッカーの選定と導入、及び計測用超高真空チャンバーの設計と導入を着実に進めることが出来、また、計測プログラム等については、これと並行して進め、基本骨格についてはほほ整備を完了させており、おおおね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、平成29年度に開発を進めた分光装置を引き続き整備し、パルスセレクタを用いたパルスピッキング法を用いて、1 ms までの時間領域で測定可能なシステムの完成に注力する。昨年度導入したポンプ光とプローブ光用の2 台のパルスセレクタを独立に同期駆動し、レーザーパルス列を間引くことで、通過するパルス列の時間間隔を元々の13.15 ns から1 ms まで増加させる。この状態から光学遅延法を用いて、プローブ光の光路長を制御することで、0 ns から13.15 ns までの時間領域の時間分解測定を行うことができる。次に、2 台のパルスセレクタをピッキング周波数(1 kHz)は固定したまま、ピッキングするタイミングを制御し、プローブ光のパルス列がポンプ光のそれに対して、1 パルス分(13.15 ns, 76 MHz)だけずれた状態に設定する。すなわち、ポンプ光とプローブ光の光路長が同じならば、上記の操作によって、ポンプ光とプローブ光の時間差は13.15ns となる。この状態から、光学遅延法によってプローブ光の光路長を制御することで、13.15 ns から26.3 ns までの時間領域の測定が可能となる。ピッキングするタイミングを1 パルス分毎ずらしていけば、さらに遅い時間領域の測定が可能である。いわば、時間差制御について、光学遅延法が「微動」、パルスピッキング法が「粗動」に対応している。両手法を融合させることで、最終的に、時間分解能やエネルギー分解能を維持したまま、100 fs から 1 ms までの時間領域で、シームレスに測定可能な時間分解二光子光電子分光装置を完成させる。
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