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半導体ナノ粒子と金属ナノ粒子との相互作用についてラマン散乱および発光測定から研究した。まず、半導体ナノ粒子のラマン散乱スペクトルの解析方法について検討した。ラマン散乱スペクトルの解析方法として、波数選択則のくずれを考慮したフォノン閉じ込めモデルを用いて計算した。用いる半導体ナノ粒子は、閃亜鉛鉱型もしくはウルツ鋼型のいずれかの結晶構造をとると予想された。それぞれの結晶構造のフォノン分散曲線を用いて計算したところ、結晶構造の違いによってラマン散乱スペクトルが大きく異なることがわかった。実際に半導体ナノ粒子のラマン散乱スペクトルを測定し、上述の結果を用いて解析を行ったところ、結晶構造がウルツ鋼型であることが示された。透過電子顕微鏡観察においてもウルツ鋼型であることが確認できたことから、ラマン散乱測定により半導体ナノ粒子の結晶構造が同定可能であることを示した。本研究成果は、光物性研究会にて発表した。
次に、金属・半導体ナノ粒子の2次元単層膜を作製した。半導体ナノ粒子数密度の異なる試料を作製した。試料を透過電子顕微鏡により観察し、十分に高密度で単層に分散した試料が作製できたことを確認した。吸収スペクトルには、半導体ナノ粒子の励起子吸収ピークが観測され、金属ナノ粒子数を増加させていくと金属ナノ粒子の局在型表面プラズモンによる吸収ピークが重畳していく様子が観測された。ラマン散乱強度と発光強度を同一場所で同時に測定できるよう実験システムを構築した。本構築システムにより、発光強度とラマン散乱強度のナノ粒子数密度依存性を系統的に測定できるようになった。発光強度とラマン散乱強度のナノ粒子数密度依存性には明らかな相違があることを発見した。これは金属ナノ粒子による電場増強効果とプラズモン吸収効果の寄与の相違であると考えられる。この研究成果は、日本物理学会および光物性研究会にて発表した。
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