イオン結晶中の励起分子の再配向ダイナミクス-オフセンター励起のパルス電場による整列-

离子晶体中受激分子的重新取向动力学 - 通过偏心激发的脉冲电场进行对准 -

• 批准号: 06239233
• 负责人: 神野 賢一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06239233/
• 关键词: 自己束縛励起子; STE; 光誘起反応; 緩和ダイナミクス; 双安定; 断熱ポテンシャル; 三重項状態; 時間分解スペクトル

価電子の光励起により局所的構造変化が誘起されることは、種々の凝縮系で知られている。これは“電子を励起することで原子が大きく動く現象"で、「固体中の光誘起反応」と言うことができる。アルカリハライドでは、励起子が緩和して二中心型のエキシマー状態(自己束縛励起子:STE)や色中心(フレンケル欠陥対)が出来るが、本研究では、その光反応ダイナミクス、特に断熱ポテンシャル曲面の多重安定構造を実験と理論の両面から明らかにした。実験: II型とIII型の安定配置間の熱遷移と脱励起機構STEには局所構造と対称性が異なる三種の緩和配置が存在する(I型は中心対称な“オンセンター配置"、II型とIII型は断熱不安定性により対称性が低下した“オフセンター配置")。II型とIII型の緩和配置が共存しているKCl:Iの局在励起子系を対象に、液体ヘリウム温度からに250KにわたってSATEの再結合発光の収量と寿命の温度依存性を測定し、各配置間のポテンシャル障壁と再配置のダイナミクスを調べた。30K以下の低温域では励起子はIII型配置の最低三重項状態へ緩和してそこから脱励起するが、温度上昇に伴ってIII型配置からII型配置への熱遷移が可能となり、120K付近ではII型・III型両発光帯の強度は熱平衡分布に漸近する。しかし、さらに温度が上がるとII型帯の強度は減少しIII型帯の強度が復活する。寿命の温度依存性の解析から、III型緩和配置において三重項状態から一重項状態への熱励起が150K以上の高温域で優勢になるためと判明した。以上の結果から、II型とIII型の配置を隔てるポテンシャル障壁の高さは30meV,III型配置のおける一重項三重項の交換エネルギー分裂は〜75meVと評価できる。理論: 電子・正孔のスピン相関と断熱不安定性最低エネルギーの断熱ポテンシャル面がハロゲン分子核X_2-並進運動モード(Q_2)に対して不安定化すると、STEは中心対称な配置(オンセンター型)から非対称なオフセンター配置へ変位し、さらには欠陥対の配置へと緩和する。本研究では、1S-2P_z軌道混成に対する(Q_1,Q_2)モードの非調和効果を取り込んだ新しいモデル理論を提案してオン・オフ双安定性を説明した。また、原子移動の引き金となる断熱不安定性を電子・正孔のスピン相関と関連付けて理解するため、一重項と三重項のエネルギー差(交換エネルギー)のオフセンター変位依存性を計算した。交換エネルギーは、オンセンター配置とオフセンター配置ではともに数十meV程度であるが、その中間では100meV以上の大きな値をとる。交換エネルギーが格子緩和の途上で増大すると、オン型とオフ型の配置の間のポテンシャル障壁は三重項状態より一重項状態の方がはるかに高くなるが、これがスピン状態によって緩和のダイナミクスが大きく異なる原因であると考えられる。

価 electronic の excitation light up に よ り bureau of structural variations が induced さ れ る こ と は, kind of 々 の condensation で know ら れ て い る. こ れ は "electronic を wound up す る こ と で atomic が big き く movement く phenomenon" で, "solid の light induced 応" と said う こ と が で き る. ア ル カ リ ハ ラ イ ド で は, excitation screwdriver が ease し て type 2 center の エ キ シ マ ー state (own bondage excitation screwdriver: STE) や color center (フ レ ン ケ ル owe 陥) seaborne が out る が, this study で は, そ の light anti 応 ダ イ ナ ミ ク ス, に break hot ポ テ ン シ ャ ル surface の multiple stable tectonic を be 験 と theory の struck surface か ら Ming ら か に し た. Be 験 : type II と III の の heat transfer between stable configuration と wound up off institutions STE に は bureau structure と said sex seaborne が different な る exist three の ease configuration が す る (type I ain は center called な オ ン セ ン タ ー configuration, type II と III は "broken heat labile に よ り said sex low が し seaborne た" オ フ セ ン タ ー configuration "). Type II と III の ease configuration が coexistence し て い る KCl: I の bureau in excitation screwdriver を like に seaborne, liquid ヘ リ ウ ム temperature か ら に 250 k に わ た っ て SATE の combining 発 light の 収 quantity と life の temperature dependency を し, between different configuration の ポ テ ン シ ャ ル barrier と relocation の ダ イ ナ ミ ク ス を adjustable べ た. Below 30 k の cryogenic domain で は excitation screwdriver は III configuration の minimum triple item status へ ease し て そ こ か ら wound up off す る が and temperature rise に っ て III configuration か ら II configuration へ の が thermal migration may と な り, 120 k, pay nearly で は type II, III struck 発 light 帯 の strength は thermal equilibrium distribution に asymptotic す る. The intensity of the がると type II band <s:1> decreases, and the intensity of the <s:1> type III band が revivals する at さらに temperature が. Life の temperature dependency の parsing か ら, III ease configuration に お い て triple item status か ら a heavy item status へ の heat excitation on が temperature above 150 k の domain で advantage に な る た め と.at し た. の above results か ら, type II と III の configuration を every て る ポ テ ン シ ャ ル high barrier の さ は 30 mev, III configuration の お け る paragraphs a heavy triple の exchange エ ネ ル ギ ー split は ~ 75 mev と review 価 で き る. Theory Electronic, hole is の ス ピ ン phase masato と breaks heat labile minimum エ ネ ル ギ ー の break hot ポ テ ン シ ャ ル surface が ハ ロ ゲ ン molecular nuclear X_2 - hand movement モ ー ド (Q_2) に し seaborne て not stabilization す る と, STE は center said seaborne な configuration (オ ン セ ン タ ー type) か ら non said seaborne な オ フ セ ン タ ー configuration へ - し, さ ら に は owe 陥 の seaborne configuration Youdaoplaceholder0 moderates する. This study で は, 1 s - 2 p_z orbital composite に す seaborne る (Q_1 and Q_2) モ ー ド の non-harmonic unseen fruit を take り 込 ん new し だ い モ デ ル theory proposed を し て オ ン · オ フ ShuangAn qualitative を illustrate し た. ま た, leads き gold atoms move の と な る breaks heat labile を electronic, hole is の ス ピ ン phase masato と masato even pay け て understand す る た め paragraphs, a heavy と triple の エ ネ ル ギ ー difference (exchange エ ネ ル ギ ー) の オ フ セ ン タ ー - a dependency を computing し た. Exchange エ ネ ル ギ ー は, オ ン セ ン タ ー configuration と オ フ セ ン タ ー configuration で は と も に degree of dozens of meV で あ る が, そ の middle で は above 100 meV の big き な numerical を と る. Ease exchange エ ネ ル ギ ー が grid の way で raised large す る と, オ ン type と オ フ type の configuration between の の ポ テ ン シ ャ ル barrier は triple item status よ り a heavy item status の party が は る か に high く な る が, こ れ が ス ピ ン state に よ っ て ease の ダ イ ナ ミ ク ス が big き く different な る reason で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

T.Matsumoto,M.Shirai and K.Kan'no: "Correlation of Spin States and Relaxed Configuration of Self-Trapped Excitons in Alkali Halide Crystals" J.Phys.Soc.Jpn.64. 291-301 (1995)

T.Matsumoto、M.Shirai 和 K.Kanno：“碱金属卤化物晶体中自陷激子的自旋态与松弛构型的相关性”J.Phys.Soc.Jpn.64。

T.Matsumoto,M.Shirai and K.Kan'no: "Time-Resolved spectroscopic Stydy of the Type I Self-Trapped Excitons in Alkali Halide Crystals:Part II.Excitation Spectra and Relaxation Dynamics" J.Phys.Soc.Jpn.64(No.3.印刷中). (1995)

T.Matsumoto、M.Shirai 和 K.Kanno：“碱卤化物晶体中 I 型自陷激子的时间分辨光谱研究：第二部分。激发光谱和弛豫动力学”J.Phys.Soc.Jpn。 64（第 3 号，待出版）（1995 年）。

M.Abe,T.Matsumoto and K.Kan'no: "Thermally-Activated Population Transfer between Two Different Off-Center Exciton States in KCl:I" Proceedings of Excitonic Processes in Condensed Matter (EXCON1994). 178-186 (1995)

M.Abe、T.Matsumoto 和 K.Kanno：“KCl:I 中两种不同偏心激子态之间的热激活布居转移”凝聚态激子过程论文集 (EXCON1994)。