非線形摂動分光法による金ナノロッドの量子井戸準位間遷移の観測

使用非线性微扰光谱观察金纳米棒中量子阱能级之间的转变

基本信息

批准号：
19655006
负责人：
實方真臣
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Polytechnic University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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

项目摘要

金ナノロッドの光吸収は、長軸・短軸方向への分極をともなう価電子の集団的励起(表面プラズモン共鳴)と金のバンド問遷移に対応した個別電子励起によって起こることが知られている。前年度までの研究において金ナノロッドの微視的な電子分極構造を知るために電場吸収スペクトルの測定を試みたところ、スペクトルには前述の二つの光吸収モードに対応しない第三の光吸収モードが等エネルギー的な振動構造をともなって観測された。この電場吸収は、量子井戸界面での電子干渉を考慮した離散化準位形成のモデル計算により比較的よく再現できた。このことから、この光吸収の起源の候補を金ナノロッドの量子井戸内の離散化準位間で起こるサブバンド間遷移とする考えのもと、この光学遷移、離散化準位形成の更なる実験的検証を得ることを目的として、今年度の研究は実施された。まずはじめに、櫛形電極と偏光の利用によって外部電場と光学遷移モーメントの配向関係を特定することでサブバンド間遷移にかかるバンド特性の評価を可能とする横電場吸収測定法の開発を試みた。この方法は櫛形電極上に金ナノロッドの分散薄膜を堆積し、電場吸収の測定を行うものであるが、薄膜試料に対してより高い電圧の印加を要するために放電による絶縁破壊等の実験的困難をともなう結果となった。そこで今年度内は、試料部の絶縁破壊を阻止するため、試料への高電圧の印加を真空下で行うための小型の真空測定ユニットの試作を行うに至ったところである(未発表)。本研究は、金ナノロッドの離散化準位形成およびそのバンド間遷移というこれまでに観測例のない新規な量子光物性を扱うため、本年度開発した横電場電場吸収法をもって今後、さらに慎重に研究を推し進めた上で、最終的な本研究課題の結論を得られるものと期待される。

众所周知，金纳米棒中的光学吸收是通过价电子的集体激发（表面等离子体共振）发生的，伴随着沿长轴和短轴的极化以及与金的带间跃迁相对应的单个电子激发。在我们去年的研究中，我们试图通过测量电场吸收光谱来了解金纳米棒的微观电子极化结构，结果发现光谱中包含与两种光学吸收模式不对应的第三种光学吸收模式如上所述，观察到了等能振动结构。这种电场吸收可以通过考虑量子阱界面处的电子干扰的离散能级形成的模型计算来相对较好地再现。因此，基于这种光学吸收起源的候选是金纳米棒量子阱中离散能级之间发生的子带间跃迁的想法，我们对这种光学跃迁和离散能级的形成进行了进一步的实验。今年的研究就是为了得到实证验证。首先，我们尝试开发一种横向电场吸收测量方法，通过使用梳状电极和偏振光指定外部电场和光学跃迁力矩之间的方向关系，可以评估与子带间跃迁相关的能带特性。该方法在梳状电极上沉积分散的金纳米棒薄膜并测量电场吸收，但需要对薄膜样品施加较高的电压，导致实验困难，例如因放电而导致介电击穿。结果是因此，在本财年中，我们将致力于开发小型真空测量单元的原型，该单元在真空下向样品施加高电压，以防止样品的介电击穿（未发表）。这项研究涉及从未观察到的新量子光学性质，例如金纳米棒中离散能级的形成及其带间跃迁，因此我们将利用今年开发的横向电场吸收方法来进行更仔细的研究预计该研究课题将在进一步取得进展后得出最终结论。