ハロゲン化アルカリ薄膜結晶中に埋め込んだZnO微粒子の光学的性質に関する研究

碱卤化物薄膜晶体中嵌入ZnO细颗粒的光学性质研究

• 批准号: 12740188
• 负责人: 原田 義之
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740188/
• 关键词: 酸化亜鉛(ZnO); 微粒子; ハロゲン化アルカリ; フォトルミネッセンス(PL); 束縛励起子; 界面; 強励起; 励起子分子; ZnO; フォトルミネッセンス; 自由励起子

本研究では良質でサブミクロンサイズの酸化亜鉛(ZnO)微粒子をハロゲン化アルカリ結晶中に作製し、その系での励起子の挙動について調べてきた。今年度、(最終年度)は試料作製方法の確立と科研費等で整備した光学系による測定と解析、およびまとめを行なった、それらの結果を以下に箇条書きで示す。1.試料作製方法の確立:2枚の石英板を張り合わせたセルの狭い間隙(0.1〜100μmまで可変)にZnO微粒子を分散させたハロゲン化アルカリ(KI、KCIなど)薄膜結晶を育成させることに成功した。SEM測定等からサブミグロンサイズのZnO微粒子が埋め込まれていることを確認した。また、バルクのハロゲン化アルガリ結晶中にも微粒子を埋め込む条件を見い出した。さらにフオトルミネッセンス(PL)測定からハロゲン化アルカリが微粒子の表面を効果的に改質することを明らかにした。2.結果I:上記試料に対してPL測定を行ない、原料粉末では見られなかった自由励起子と新たな束縛励起子発光を観測した。この束縛励起子発光の強度は極めて強く、粒子数が極端に少なくても観測可能であうた。また、数十paのオーダーの非常に速い寿命といった特徴を有することも判明した。この発光は微粒子とハロゲン化アルカリとの界面に束縛された励起子に起因するものと考えている。3.結果II:強励起下で新しい束縛励起子発光の振舞いを調べることで、界面に束縛された励起子によるとする考えを実証した。また、励起光強度に対して非線型で変化する励起子分子発光を観測した。本試料に改良を加えることで今後、励起子分子を用いたレーザー発振の実現を十分に期待できる。4.成果報告と課題:一連の結果.は国際会議や日本物理学会などで講演し、非常に興味、関心を寄せてもらった。本研究によって良質なZnO微粒子の作製方法の確立の他、それらの試料で特に観測される界面に束縛された励起子の振舞いに関して多くの知見が得られ、一定の成果が得られた。

In this study, we investigated the preparation and excitation of ZnO particles with good quality. This year,(final year), the establishment of sample preparation methods, research costs, etc., the preparation of optical systems, measurement, analysis, and results are shown in the following paragraphs. 1. Sample preparation method established:2 quartz plates were opened and closed, and the narrow gap (0.1 ~ 100μm) was changed. ZnO fine particles were dispersed and the crystal of KI and KCI thin films was successfully grown. SEM measurement of ZnO particles and other particles The conditions for the formation of micro-particles in crystals are discussed. The surface modification of fine particles was determined by the method of "PL". 2. Results I: The sample was tested for PL, and the raw material powder was tested for free excitation. The intensity of the bound excitation light is extremely strong, and the number of particles is extremely small. The number of times a person dies, the number of times a person dies. The light emitting particles are separated from the light emitting particles by binding the light emitting particles to the light emitting particles. 3. Result II: The excitation of the new medium is regulated by the excitation of the interface. The intensity of excitation light is measured in a non-linear manner. The improvement of this sample is expected in the future. 4. Results report and topic: a series of results. International Conference on Physics of Japan In this study, the preparation method of high quality ZnO particles was established, and some results were obtained.

项目成果

Y.Harada.,H.Kondo.,S.Hashimoto: "Luminescence of sub-micron-sized ZnO particles embedded in alkali halide crystals."Proceeding of 25th ICPS に掲載予定(印刷中).

Y.Harada.、H.Kondo.、S.Hashimoto：“嵌入碱金属卤化物晶体中的亚微米级 ZnO 颗粒的发光。”计划发表在第 25 届 ICPS 论文集（出版中）。

原田義之, 橋本哲: "ZnO微粒子の励起子分子によるレーザー発振"日本物理学会講演概要集. 第4分冊. 622 (2001)

Yoshiyuki Harada、Satoshi Hashimoto：“ZnO 粒子激子分子的激光振荡”日本物理学会讲座摘要第 4 卷 622（2001 年）。

T.Hirai, Y.Harada, S.Hashimoto, K.Edamatsu, T.Itoh: "Lifetimes of excitons in ZnO fine particles dispersed in alkali halide crystals"Journal of Luminescence. 94-95. 261-265 (2001)

T.Hirai、Y.Harada、S.Hashimoto、K.Edamatsu、T.Itoh：“分散在碱金属卤化物晶体中的 ZnO 细颗粒中激子的寿命”发光杂志。

原田義之,近藤久雄,橋本哲.: "アルカリハライド薄膜中に埋め込んだZnO微粒子の光学特性III"日本物理学会講演概要集 第4分冊. 645 (2000)

Yoshiyuki Harada、Hisao Kondo、Satoshi Hashimoto.：“嵌入碱金属卤化物薄膜中的 ZnO 细颗粒的光学特性 III” 日本物理学会讲座摘要第 4 卷，645（2000 年）

Y.Hamada, H.Kondo, S.Hashimoto: "Luminescence of sub-micron-sized ZnO particle embedded in alkali halide crystals"Proc. of the 25th International Conference on Physics Semiconductors, Osaka 2000(Eds. N. Miura and T. Ando). 1573-1574 (2001)

Y.Hamada、H.Kondo、S.Hashimoto：“嵌入碱金属卤化物晶体中的亚微米级 ZnO 颗粒的发光”Proc。