吸着分子から半導体基盤への励起エネルギ-移動

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高真空下(1×10^<ー5>Pa)で,200kに冷却した基盤にフルオランテンを蒸着した。基盤にはシリコンウェ-ハ-の他に比較のために銀蒸着膜と石英基板も用いた。蒸着したフルオランテンの膜厚(D)は100ー500A^^°の間で変化させた。この試料に対して,水素放電管(パルス幅2ms)からの光を照射し,シングルフォトンカウンティング法により蛍光寿命測定を行った。フルオランテン薄膜の蛍光減衰曲線は,基盤・温度に関係なくいずれも二つの指数関数の和の形,A_1・exp(ーt/C_1)+A_2・exp(ーt/C_2),で表わすことができた。溶液中での蛍光寿命t_o(32.5ms)を基準にして,薄膜の蛍光の相対量子率,Φ=ΣAiCi/Co,を求めた。石英基盤上では,D=350A^^°でも500A^^°でもΦは0.75となり,膜厚による変化はみられなかった。また,銀基盤上では,D=360A^^°ではΦ=0.70,100A^^°では0.21と膜厚の減少と共にΦは小さくなった。Dの大きい領域ですでにΦに膜厚依存性が現われていることから,これらフルオランテンから銀表面へのエネルギ-移動が原因であると考えられる。これに対し,シリコン基盤ではD<300A^^°では蛍光がほとんど観測されず,D=500A^^°でかろうじて寿命測定が可能な信号強度を得ることができた。ところが,蛍光寿命の方は意外と長く、Φは約0.5であった。すなわた、シリコンの場合は銀に比べて,Φの膜厚依存性に不連続な点がある。このことは,基盤ー分子間の距離が小さい時に起こりやすい電子移動が関与していることを示唆している。真空度から推定すると、今回使用したシリコンの表面は薄い酸化膜で覆われている。電子移動をより起こりやすくするには真空度を約10^<ー8>Pa程度にして,加熱により酸化膜を除去する必要がある。そのために,現在,タ-ボ分子ポンプの取付けを進めている。