半導体超微粒子の量子サイズ効果を利用した光電変換機能の磁場制御

利用半导体超微粒子量子尺寸效应的光电转换功能的磁场控制

• 批准号: 10750598
• 负责人: 米村 弘明
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750598/
• 关键词: 半導体超微粒子; 電子-正孔対; 磁場効果; 光電流; 磁性イオン; 量子サイズ効果; 希釈磁性半導体; 交換相互作用; 修飾電極; 半磁性半導体

本研究では半導体の粒径を数十Åまで小さくした半導体超微粒子を作成した。作成した超微粒子を分子組織化した膜に担持させた修飾電極を作成した。半導体超微粒子修飾電極の光電変換機能に対する磁場の影響を観察し量子サイズ効果を利用した光電変換機能の磁場制御を実現するとともに、磁性イオン添加した希釈磁性半導体を用いることで磁場の影響の増大を図った。具体的には以下の研究を行った。1.CdS超微粒子をAOT逆ミセル法を用いて調整した。CdS超微粒子を金電極にSAMを利用して固定化し、修飾電極を作成した。トリエタノールアミンを添加し、光照射するとアノード方向に光電流が観測された。修飾電極のアクションスペクトルとCdS超微粒子の吸収スペクトルが一致した。光電流はCdS超微粒子の光励起により起こっている事がわかった。さらに、磁場(0.7T)の印加すると光電流の減少(3.0%)が観測された。ここで、超微粒子ではないCdSを修飾した電極では磁場効果は観測されなかった。従って、磁場効果は量子サイズ効果が原因と考えられる。2.次に、CdS超微粒子と同様にAOT逆ミセルを用いてII-VII族半導体のカチオンの部分をMn,2価の磁性イオンに置換した混晶、すなわち希釈磁性半導体(Cd_<1-x>Mn_xS)を超微粒子化した。1と同様に修飾電極を作成し、光電流に対する磁場効果を検討した。Cd^<1-x>XMn_xS(X=0.2)の修飾電極では磁場(0.7T)の印加すると光電流の減少(8.0%)が観測された。この様に磁性イオンを添加することで磁場効果が大きくなった。よって、電子の閉じ込め効果と伝導電子(バンド電子)と含有する磁性イオンとの磁気的な相互作用(交換相互作用)によって磁場効果が増大したと考えられる。3.磁場効果は電子一正孔対における一重項一三重項変換が磁場によって抑制されるために起こると考えられた。さらに、超微粒子化の効果は電子一正孔対の閉じ込め効果によって発現していると考えられた。

In this study, で で semiconductor <s:1> particle size を tens of A まで small さく た た semiconductor ultrafine particles を were fabricated into た た. <s:1> た ultrafine particles を molecular organization た た membrane に support させた modified electrode を are made た た. Semiconductor utrasmall particle electrode の photoelectric variations can replace に す seaborne る field の affect を 観 examine し quantum サ イ ズ unseen fruit を using し た photoelectric variations can replace の magnetic field suppression を be presently す る と と も に, magnetic イ オ ン add し た bush 釈 magnetic semiconductor を with い る こ と で field の affect の raised large を 図 っ た. Specifically, the following に studies the を line った. 1. The CdS ultrafine particle をAOT inverse を セ method を uses を て to adjust <s:1> た. CdS ultrafine particle を gold electrode にSAMを is made by using <s:1> て immobilizing <s:1> and modifying electrode を to form <s:1> た. Youdaoplaceholder0, トリエタノ, ア, ア, ア, を. Add <s:1>, irradiate the light in the direction of するとアノ, ド, and measure the に photocurrent が観 and された. Modified electrodes の ア ク シ ョ ン ス ペ ク ト ル と CdS utrasmall particle の suction 収 ス ペ ク ト ル が consistent し た. Photocurrent って CdS ultrafine particles <s:1> photoexcitation によ occurrence <s:1> って る event がわ った った. Youdaoplaceholder0, magnetic field (0.7T) <s:1> Inca すると photocurrent <e:1> reduction (3.0%)が観 measurement された. こ こ で, utrasmall particle で は な い CdS を modified し た electrode で は magnetic field working fruit は 観 measuring さ れ な か っ た. Youdaoplaceholder0, magnetic field effect effect えられる quantum サ ズ ズ effect effect が cause と examination えられる. に 2 times with others, CdS utrasmall particle と に AOT reverse ミ セ ル を with い て II - VII semiconductor の カ チ オ ン の part を Mn, 2 価 の magnetic イ オ ン に replacement し た mixed crystal, す な わ ち bush 釈 magnetic semiconductor (Cd_ < 1 - x > Mn_xS) を utrasmall particle change し た. 1と The same に modified electrode を is made into を検, and the effect of photocurrent に on する magnetic field を検 discusses た. Cd ^ < 1 - x > XMn_xS の (x = 0.2) modified electrodes で は magnetic field (0.7 T) の Inca す る と photocurrent の decrease (8.0%) が 観 measuring さ れ た. The effect of adding a する とで とで magnetic field is が greater が くなった くなった. よ っ て, electronic の closed じ 込 め unseen fruit と 伝 guide electronic (バ ン ド electronic) containing と す る magnetic イ オ ン と の magnetic 気 な interaction (interaction) exchange に よ っ て magnetic field working fruit が raised large し た と exam え ら れ る. 3. The magnetic field working fruit は electronic a hole is に seaborne お け る a heavy item 1 triple - in が magnetic field に よ っ て inhibit さ れ る た め に up こ る と exam え ら れ た. Youdaoplaceholder0, the effect of ultrafine particleization <s:1>, the effect of <s:1> electron-positive hole on <s:1> closure じ込め, the effect of によって occurrence of <s:1> て ると ると examination えられた.

项目成果

Hiroaki Yonemura: "“Effect of π-System on Long-Range Photoinduced Electron Transfer in Through-Ring α-Cyclodextrin Complexes of Carbazole-Viologen Linked Compounds"" Tetrahedron Letters. Vol.39. 6915-6918 (1998)

Hiroaki Yonemura：“π 系统对咔唑-紫精连接化合物的通环 α-环糊精复合物中长程光致电子转移的影响”，Tetrahedron Letters 第 39 卷（1998 年）。

Keiji Yamada: ""Second Harmonic Generation Measurements of Azobenzene Desorption and Photochemistry at the Interface between an Alkane Solvent and a Glass Plate Modified with a Pvridinium""Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry. Vol.114. 1

Keiji Yamada：“烷烃溶剂与吡啶鎓改性玻璃板界面处偶氮苯解吸和光化学的二次谐波产生测量”《光化学与光生物学杂志 A：化学》。

Keiji Yamada: "“Second Harmonic Generation Measurements of Azobenzene Desorption and Photochemistry at the Interface between an Alkane Solvent and a Glass Plate Modified with a Pyridinium"" Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. Vol.114.

Keiji Yamada：“烷烃溶剂与吡啶改性玻璃板界面处偶氮苯解吸和光化学的二次谐波产生测量”，光化学与光生物学杂志 A：化学第 114 卷。

米村弘明: ""超分子構造と磁場による光誘起電子移動反応の制御""光化学. Vol.29. 20-25 (1998)

Hiroaki Yonemura：“通过超分子结构和磁场控制光诱导电子转移反应”，光化学第 20-25 卷（1998 年）。

Hiroaki Yonemura: ""Magnetic Field Effects on Photocurrent Responses from Modified Electrodes with CdS Nanoparticles""Electrochemistry. Vol.67. 1209-1210 (1999)

Hiroaki Yonemura：“磁场对 CdS 纳米粒子修饰电极光电流响应的影响”电化学。