半磁性半導体メゾスコピック粒子の磁気光物性

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本研究の目的は、新しい磁気光学材料として期待される半磁性半導体のメゾスコピック粒子(メゾ粒子)を作製し、この磁気光物性、非線形磁気光学物性を、超高速時間分解レ-ザ-分光により調べ、含まれる磁性イオンに起因する半磁性半導体メゾ粒子系の新しい電子物性の開拓と、この応用を研究することにある。平成3年度に得られた成果は、次の通りである。1)半磁性半導体メゾ粒子試料は、バルクと薄膜の作製を行った。バルク物質は、シリコニット炉を用いて、Cd_1‐_XMn _XTe単結晶を粉砕し、マトリックスとなるSiO_2と混合・融解し、その後急冷および熱処理を行い微粒子成長を行った。薄膜試料は、RFスパッタ蒸着装置を用い、SiO_2タ-ゲット上に、Cd_1‐_XMn _XTe結晶の小片を置いて、ガラス基板上に蒸着した。粒径の均一化を図るため熱処理を施し、メゾ粒子をSiO_2マトリックス中に分散させた。これらの試料は、X線回析により、粒径の同定を行い、粒径分布が20〜500Aであることを確認した。2)光学測定は、モ-ド同期YAGレ-ザ-、同期励起色素レ-ザ-を用いて、これらのメゾ粒子試料を光励起して行った。試料は超電導マグネット中に置き、低温、強磁場中で、発光、光吸収スペクトルのゼ-マン効果、光励起後の発光の時間特性を測定し、半磁性半導体メゾ粒子系の電子物性を調べた。特に、微粒子系で起きる交換相互作用の増強効果に着目し、電子・正孔の巨大g値、励起子の磁気ポ-ラロン形成とその緩和過程が、単結晶試料の場合とどのように異なるか、詳しい測定を行った。その結果、g値の増大や、磁場による発光強度の増大の程度が、単結晶に比べて大きい結果が得られた。これらの結果が、粒子サイズ効果とどのように関連しているか、種々の角度から検討を行っている。