2021 年度研究成果報告書

2次元系・変調構造の束縛励起子の増感を利用した高エネルギ－光波長変換結晶の創製

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05052
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関	秋田大学
研究代表者	小玉展宏秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (90282152)
研究分担者	河野直樹秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60800886)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	自己束縛励起子 / 低次元性物質 / 構造変調 / 高エネルギー光 / 波長変換 / オキソアニオン化合物 / ホウ酸塩 / アルミン酸ケイ酸塩
研究成果の概要	(1)ホウ酸塩基をもつ層状・非層状の9つのオルトホウ酸塩結晶の自己束縛励起子(STE)発光特性の構造相関を調べた。STE発光強度変化は2次元性の大きさと一致し、STEの2次元効果によることを明らかにした。層状複合アニオンホウ酸結晶では構造２次元性とSTEの閉じ込めによる発光の増大を示唆した。 (2)層状メリライト鉱物(ゲーレナイト、オケルマナイト）結晶群についてSTE発光特性の構造相関を調べた。STE発光は、構造2次元性が大きいほど強くなる、また2次元整合構造変調の振幅に影響を受ける。オケルマナイトでは、STEの強度は2次元性よりも不整合構造変調の振幅の増大に起因するという違いを見出した。
自由記述の分野	固体光物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の学術的意義は、オキソアニオン(BO33-, PO43-, AlO45-, SiO44-)から成る層状や超構造(構造変調)複合イオン化合物について、EUV-VUVの広帯域の高エネルギー光によるホスト励起で、結晶のオキソアニオン層の2次元効果と構造変調に起因するアニオン由来の分子性自己束縛励起子の生成と発光強度の増強させるという新しい提案である。本研究では、自己束縛励起子という物質固有の性質と構造次元性や変調に関する基礎的知見が得られ、機能材料開発に次元や変調制御という指導原理となり得る。得た知見から高エネルギー光の波長変換結晶創製とこれを利用した高エネルギー光検出器の開発に応用できる。