無機・有機複合層状半導体における励起子間相互作用の研究

无机/有机复合层状半导体中激子-激子相互作用的研究

• 批准号: 15740189
• 负责人: 清水 誠
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740189/
• 关键词: 無機有機複合層状半導体; 励起子間相互作用; 誘電体閉じ込め; ACシュタルク効果; 励起子分子; 巨大振動子模型; バイポラリトン; 層状ペロブスカイト; 励起子非線形性; 誘電閉じ込め; 光シュタルク効果

1.励起子間相互作用に対する誘電体閉じ込めの影響を明らかにするために、2種類の無機有機複合層状半導体、(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2PbI_4(PEPI)と(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4(C6)に対して、励起子共鳴励起によるサブピコ秒ポンププローブ分光測定を行った。PEPIとC6との主要な違いは、有機部分の誘電率にある。実験の結果、励起子のブルーシフトとブリーチングが観測され、いずれもPEPIよりもC6において強いことが明らかになった。また、ブリーチングに対するブルーシフトの相対量においては、PEPIの方が強いことがわかった。以上の結果から、PEPIよりもC6のほうが誘電体閉じ込めの度合いが強いために励起子間相互作用が強く、その結果として非線形性が強く現れることを理解した。2.PEPIにおける励起子光シュタルクシフトの離調依存性を調べた。その結果、ポンプ光とプローブ光を逆円偏光としたばあいには、励起子共鳴の約50meV低エネルギー側で高エネルギーシフトが低エネルギーシフトへと切り替わることを明らかにした。また、同円偏光においては、離調に対するべき乗依存性が-1よりも強いことを初めて実験的に明らかにした。以上の結果が励起子分子と非束縛2励起子状態に起因することを、6準位モデルにより示した。3.ポンプ光をPEPIの励起子-励起子分子(X-M)遷移に共鳴させ、ポンプ光強度に対するX-M遷移のラビ分裂幅を測定した。その結果、1励起子あたりのX-M遷移モーメントを3.5eÅと決定した。これより、単位胞当たりの励起子遷移との振動子強度比として、fm/fx=8.1が得られる。この実験値は、巨大振動子模型による見積値よりも1桁小さい。結局、励起子-光相互作用が桁違いに強い場合には、従来の模型が適用出来ないことを、初めて実験的に明らかにした。

1. Two kinds of inorganic organic compound layered semiconductors,(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2PbI_4(PEPI) and (C_6H_NH_3)<13>_2PbI_4(C_6), were investigated by spectrophotometry. PEPI C6 is mainly composed of organic and inorganic components. As a result of this, the company will continue to provide services to the public. The opposite quantity of PEPI is the same as that of PEPI. The above results show that PEPI and C6 have strong interaction with excitation, and the results are nonlinear. 2. PEPI excitation and modulation dependence. As a result, the resonance of the laser beam is about 50meV, and the resonance of the laser beam is about 50meV. In the case of polarization, in the case of polarization. The above results show that the excitation molecule is not bound to the excitation state. 3. Determination of X-M migration resonance, X-M migration amplitude and X-M migration intensity of PEPI As a result, the X-M migration of 1 excitation is determined by 3.5e. The oscillator strength ratio of fm/fx=8.1 is obtained. This is the first time that a large oscillator model has been developed. Finally, the excitation-light interaction model is applicable to both strong and weak cases.

项目成果

M.Shimizu, J.Fujisawa: "Exciton-exciton interaction in an inorganic-organic layered semiconductor, (C_6H_5C_2H_2NH_3)_2PbI_4"Journal of Luminescence. (In press). (2004)

M.Shimizu、J.Fujisawa：“无机-有机层状半导体中的激子-激子相互作用，(C_6H_5C_2H_2NH_3)_2PbI_4”发光杂志。

M.Shimizu, N.A.Gippius, S.G.Tikhodeev, T.Ishihara: "Coulomb correction to the dressed exciton in an inorganic-organic layered semiconductor : detuning dependence of the Stark shift"Physical Review B. 69(In press). (2004)

M.Shimizu、N.A.Gippius、S.G.Tikhodeev、T.Ishihara：“无机-有机层状半导体中修饰激子的库仑校正：斯塔克位移的失谐依赖性”物理评论 B. 69（出版中）。

Exciton-excitonic molecule Rabi splitting in an inorganic-organic layered semiconductor : Inapplicability of the giant oscillator strength model

无机-有机层状半导体中的激子-激子分子拉比分裂：巨振子强度模型的不适用

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review B 71
• 作者: Makoto Shimizu