表面を化学修飾したIII-V化合物半導体超微粒子の合成と光物性

点击翻译按钮获取中文摘要

粒径が約10nm以下の半導体超微粒子のユニークな光学特性が注目されている。III-V化合物半導体の超微粒子は、非線形光学材料として優れた特性を発揮することが期待されるが、合成が困難であったため、まだ実現には至っていない。本研究では、GaAs及びInAs超微粒子(以下、Q-InAs,Q-GaAsと略す)を湿式法により合成し、光学特性について検討した。1.湿式法によるIII-V化合物半導体超微粒子の合成とキャラクタリゼーション0.5mmol As[Si(CH_3)_3]_3と0.5mmol M(acac)_3(M=In,Ga,acac:アセチルアセトン)を窒素雰囲気下で溶媒として25mlのトリグライム中で混合し、還流温度(261℃)で70時間反応させることにより、粒径が1〜8nmのQ-InAs,Q-GaAsコロイドの合成に成功した。超微粒子コロイドの吸収端は、量子サイズ効果により顕著にブルーシフトしていた。Q-GaAsの吸光係数の粒径依存性を考慮したモデル計算を用い、GaAs超微粒子濃度と粒径分布を変数として実際の吸収スペクトルにフィッティングさせた。この方法により見積られた粒径分布はTEM観察結果に、GaAs濃度は蛍光X線分析値によく一致しており、モデル計算の妥当性が示唆された。2.III-V化合物半導体超微粒子の非線形光学特性試料コロイド溶液をいれたガラスセルにパルスNd:YAGレーザーの第2高調波(532nm)を照射する前方2光線入射縮退4光波混合法により評価した。その結果、レーザー誘起回折現象による非線形信号光が発生し、Q-InAsとQ-GaAsの非線形光学応答が確認された。Q-InAs、Q-GaAsの信号光は理論傾きに一致した。パワー依存性を示し、超微粒子の濃度が高いほど強度が増加した。