Development of two-photon photoelectron yield spectroscopy towards determination of electron affinity of functional materials in air.

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本研究では、原子や分子にとって基本的な物理量でありながらも実験的な決定が容易でない電子親和力(EA:Electron affinity)の大気下での非破壊決定手法の構築を目指している。初年度となる本年度は、実験装置に必要な器具として光源（スーパーコンティニュー光源）と光学部品（ミラーやレンズ、バンドパスフィルター等およびそれらのホルダー）、光学遅延ステージ、フェムトアンメーター等の購入・収集を行った。また、専用の試料ホルダーの設計も行い、フェムトアンメーターを用いた光電子放出に伴う電荷補償型の電流計測システムを組み上げを進めた。電子親和力を決定するには二光子－光電子放出のエネルギーを決定する必要があり、それには第一波であるポンプ光を思料に照射して価電子帯から伝導帯、またフェルミ準位近傍に電荷キャリアを有する材料では伝導帯からエネルギー的に上位に位置する伝導帯に電荷を励起させて、その電荷の寿命の時間範囲内で第二波であるプローブ光を照射して光電子放出を行う。用いるスーパーコンティニュー光源は波長にして410 nmから2400 nmの帯域をカバーできるが、紫外から可視域の光と近赤外の光を損失をなるべく少なくして分けることが望ましい。このためにビームスプリッターを検索したところ、シグマ光機社のコールドミラーが800 nmを閾値としてその長波長領域を90%以上の透過率で透過するとともに、800 nm以下の波長はほぼ損失無しに反射できること分かった。以上の実験器具から二光子－光電子放出のための光学システムを構築した。次年度となる本年度は実験試料を選定して実際に二光子－光電子放出が起こるかどうかを確認することを予定している。