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金属ナノ構造中に生成される局在型表面プラズモンが半導体ナノ粒子の光学特性におよぼす影響を調べるために、金属ナノ薄膜/スペーサー/半導体ナノ粒子多層膜試料を作製し、発光とラマン散乱のスペーサー層厚依存性について研究した。金属として金を、半導体ナノ粒子としてCdSe/ZnSコアシェル型ナノ粒子を用いた。金ナノ薄膜は、スパッタリング法により作製し、その上にスピンコート法によりスペーサーとして有機ポリマー膜をのせ、さらにラングミュアープロジェット法により半導体ナノ粒子の高充填単層膜をつけた。スペーサー層厚は、分光エリプソメーターにより求めた。さらに、透過型電子顕微鏡観察により、半導体ナノ粒子が最密充填単層膜であることを確認した。作製した試料の発光とラマン散乱を測定し、それらの強度のスペーサー層厚依存性を調べた。発光強度は、スペーサー層厚が薄くなるに従い、金属ナノ薄膜のない試料と比較して一旦増大したが、さらに薄くすると劇的に減少した。この結果は、局在型表面プラズモンによる電磁場増大効果と半導体ナノ粒子から金属ナノ薄膜へのエネルギー移動効果の2種の競合効果であることを示している。一方、ラマン散乱の強度は、いずれのスペーサー層厚においても増大し、この結果からも電磁場増大効果があることが確認された。次に、時間分解発光測定により、発光寿命のスペーサー層厚依存性を調べた。その結果、スペーサー層厚が薄くなるに従い、発光寿命は単調に減少した。発光強度のスペーサー層厚依存性の結果を考慮すると、エネルギー移動効果だけでなく電磁場増大効果も発光寿命を短くすることがわかった。電磁場増大効果とエネルギー移動効果の両者を考慮したモデル計算を行い、観測された発光強度および発光寿命のスペーサー層厚依存性をほぼ説明することに成功した。
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