新奇ナノ物質・ナノ複合体におけるフォトルミネッセンスへの外部電場効果

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可視領域に吸収および発光波長を示すCdTeやCdSeといった半導体ナノ粒子の合成を行うと共に、赤外領域に吸収を示すPbSeおよびPbSの合成を行った。2nmから7nmのサイズの異なる半導体ナノ粒子PbSeおよびPbSを合成することにより、1.2μmから2.5μmの波長領域に強くて異なるピーク波長のエキシトン吸収帯を有するナノ粒子を得ることができた。このナノ粒子をトルエンに溶かした状態で電場吸収スペクトル測定を試みたが、サンプル自身の電場吸収スペクトルに加えて、ナノ粒子溶液特有の干渉パターンが広い波長領域にわたって観測されるために溶液中の電場吸収スペクトルの解析は容易でないことがわかった。そこで合成したPbSeおよびPbSナノ粒子をポリメタクリル酸メチルの薄膜にドープした固体の薄膜試料を作成し、電場吸収スペクトルを各サイズ毎に測定することができた。得られた電場吸収スペクトルは第1吸収エキシトンバンドの吸収形状の2次微分に類似し、光励起に伴って大きな電気双極子モーメントを有することがわかった。実際には、電場吸収スペクトルの形状は吸収スペクトルの2次微分の寄与の他に、吸収スペクトルの1次微分の寄与も含まれており、光励起に伴って電気双極子モーメントだけではなく分子分極率も変化することがわかった。光励起に伴う電気双極子モーメントの変化量は粒子のサイズが大きくなるにつれて増す事もわかった。光励起に伴って電荷分離が起こり、その起こり易さはナノ粒子のサイズに依存することを示している。