有機・無機複合型光機能ナノ素子の構成とスピンによる光特性の磁場制御

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本研究では半導体及び金属の無機ナノ粒子、光機能分子の有機ナノ粒子、さらに無機ナノ粒子と有機ナノ粒子を組み合わせた有機・無機複合型ナノ粒子を組織化した薄膜を構成する。そして、これらの薄膜において、形成過程に"磁場"を印加してナノ粒子やナノ素子のナノ構造を制御する事で、"新規"光特性を有する光機能ナノ素子の創製を図る事を目的として研究を行った。1.有機ナノ粒子の場合に関しては、以下の検討を行った。はじめに、溶液中のC_<60>クラスター状態の光化学反応に対する磁場効果の測定を行った。N-メチルフェノチアジンと共にC_<60>誘導体をTHF:水混合溶媒中でクラスター化させた。AFM観測によって約100nmのナノクラスターを形成している事がわかった。過渡吸収スペクトル測定を行うと、光電荷分離状態の寿命が磁場の印加によって大幅に長くなった。このナノクラスターを透明電極に固定すると光照射によって、安定な光電流が観測された。光電流に及ぼす磁場の影響も検討した。2.無機ナノ粒子の場合に関しては、希薄磁性半導体(Zn_<1-X>Mn_XS)のナノ粒子をAOT逆ミセル法によってW=[H_2O]/[AOT]を変化させながら作成した。TEM観察によって数nmのナノ粒子が作製できる事がわかった。W値が減少するに伴ってZn_<1-x>Mn_xS粒子の吸収ピーク及び吸収端が短波長シフトした。これは量子サイズ効果が原因である。ナノ粒子では590nm付近に発光ピークが観測された。この発光はZnSからZnSマトリックス中のMn^<2+>へエネルギー移動したMn^<2+>による発光に帰属される。調整方法を変えて、発光及びESRスペクトルによって検討すると、ZnSマトリックス中に孤立し、かつSと完全に配位したMn^<2+>が多いほど発光特性が良い事がわかった。さらに、ナノ粒子を金基板や石英基板上にSAMによる交互積層法を用いて積層した。積層回数を増加するにつれて、ナノ粒子からの発光および吸収が直線的に増加し、ナノ粒子積層薄膜の作成が可能になった。磁場を印加しながら積層した方が、発光が強くなった。原因は検討中である。