レーザー光電子分光法による固相励起有機物の緩和過程の追跡

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本研究ではレーザー多光子イオン化光電子分光法を用いて固相励起有機分子の動的挙動を解明することを目的とする。気相状態の原子・分子を対象とするレーザー多光子イオン化法は実験手段としてほぼ確立している。しかし、固相を研究対象とする研究例は極めて少なく、実験手段として解決すべき多くの問題がある。本研究では固相実験における問題点を解明し、ついで本方法を用いてアントラセン励起子状態からのイオン化過程を明らかにした。研究1 多光子効果……レーザースパッタリングで知られるように固相におけるレーザー光イオン化実験では高次の多光子遷移が容易に生じることが予想される。本研究ではグラファイトを対象にレーザー光における多光子過程を光電子分光法により観測した。真空準位よりエネルギーの高い紫外レーザー光下では充分に強度の弱い条件で1光子イオン化による光電子スペクトルを与えるのに対し、強度の増大とともに2光子によるイオン化過程が現われる。研究2 チャージアップ……絶縁体である有機固体の光電子分光ではしばしばチャージアップが深刻な問題となる。本研究ではアントラセン結晶を用いて紫外1光子イオン化による光電子スペクトルイオン化しきい値からチャージアップ問題を研究した。パルスレーザー光イオン化実験では結果として、チャージアップはほとんど生じないことが明らかになった。理由としては不明の点が多いが、パルスレーザーを用いた高感度検出法によりイオン化総数を低く押えられるのが原因と考えられる。研究3 励起子イオン化……アントラセン励起子準位からの光電子スペクトルが2種類の波長のレーザー光を用いることにより検出できることが明らかになった。