無機有機複合層状半導体におけるトリエキシトンの探求

探索无机-有机复合层状半导体中的三激子

• 批准号: 19740188
• 负责人: 清水 誠
• 金额: $ 2.32万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19740188/
• 关键词: 無機有機複合層状半導体; トリエキシトン; フェムト秒時間分解分光; 高密度励起状態

これまで、様々な半導体における高密度光励起状態が研究されてきたにもかかわらず、トリエキシトン(3つの励起子がクーロンポテンシャルにより束縛状態を形成したもの)の存在は確認されていなかった。そのような状況のなか、研究代表者は、昨年度までの研究で、無機有機複合層状半導体 ((C_6H_5C_2H_4NH_3)_2PbI_4)において、新たな非線形蛍光線を発見し、その励起密度依存性のべき乗則と温度依存性とから、これがトリエキシトンの形成に由来することを結論し、トリエキシトンの内部構造の模型を提案した。今年度の研究では、蛍光の時間変化を調べることにより、問題の蛍光線がトリエキシトンに曲来するとの解釈に追加根拠を与えるとともに、トリエキシトンの生成消滅過程を解明することを狙った。蛍光の時間分解測定は、フェムト秒再生増幅器システムを応用した和周波混合法によりおこなった。試料はスピンコート膜とし、約10Kまで冷却した。励起光の波長は励起子共鳴に設定し、10^<13>〜10^<15>光子/cm^2の密度励起のもとで、励起子蛍光線(X)、励起子分子蛍光線(M)、トリエキシトン蛍光線(T)、のそれぞれについて強度の時間変化を測定した。実験結果を解析した結果、Xの寿命は約20ピコ秒、Mは約50ピコ秒、Tは約10ピコ秒と見積もられた。また、Tの強度は、励起光パルス照射後、Mと同じかやや遅れて(5ピコ秒強)立ち上がることがわかった。この立ち上がり時間は、励起子と励起子分子とが衝突しトリエキシトンが生成するのにかかる時間であると解釈できる。いっぽう、Tの寿命に注目すると、これがMやXの寿命よりも短いことは、現状のトリエキシトン模型では説明することできない。

The existence of such high density optically excited states in semiconductors has been studied and confirmed. In the past year's research, the representative researchers have proposed a model for the internal structure of inorganic-organic composite layered semiconductor ((C_6H_5C_2H_4NH_3)_2PbI_4). This year's research shows that the generation and elimination process of the light source is different from that of the light source. The time decomposition method of light is used to measure the amplitude of the second regeneration amplifier. The sample was cooled to about 10K. The wavelength of excitation light is set at excitation resonance, 10^<13>~ 10^<15>photons/cm^2, the intensity of excitation light is determined, the excitation light (X), the excitation molecular light (M), the excitation light (T), and the intensity of excitation light varies with time. The result of the analysis is that the life of X is about 20 seconds, M is about 50 seconds, and T is about 10 seconds. The intensity of T, excitation light, irradiation, M, same time, two times (5 seconds), standing on the top of the two times. The time of creation is the same as the time of creation. The life span of T and M is shorter than that of T. The life span of T and M is shorter than that of T and T. The life span of T and T is shorter than that of T and T.