フェムト秒過渡回折格子分光による電極界面近傍の光ダイナミクスの研究

利用飞秒瞬态光栅光谱研究电极界面附近的光学动力学

基本信息

批准号：
09237264
负责人：
玉井尚登
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

面の規制された半導体電極界面の電子やホールのダイナミクスを明らかにする為に,n型酸化チタン単結晶電極を用い,電位制御しながら発光特性のピコ秒ダイナミクスを調べた.さらに,過渡回折格子分光法を用いて,電極界面のフェムト秒励起状態ダイナミクスを解析した.1.酸化チタン電極界面のピコ秒発光分光酸化チタン基板はルチル型(100),(110),(001)面を用い,水素還元およびNbドープによりn型半導体としたものを用いた.電解質水溶液中で電位制御しながらピコ秒シングルフォトンタイミング法により発光スペクトル,発光寿命を解析したところ,酸化チタンの発光スペクトルは,ベアの基板,水素還元した基板どちらも410nmおよび430nm付近にピークを持つ微弱な発光が観測された.励起スペクトルからも,n型処理により生成した界面のトラップサイトからの発光ではなく,酸化チタンのバンド間遷移に対応する発光であることが明らかになった.さらに,430nmの発光は,正の分極に比べ負の分極で強く観測され,発光強度l(V)/l(0)は数倍変化した.発光寿命は発光強度と対応しており,正の分極で速い寿命成分が観測された.観測波長依存性の測定から時間分解発光スペクトルを求めたところ,スペクトル形状は時間にほとんど依存しなかった.これらの結果からも発光が酸化チタンのバンド間遷移に由来しており,電位によりフェルミ準位を変える事により電子-正孔再結合過程が制御出来ることが明らかになった.2.酸化チタン電極界面のフェムト秒過渡回折格子分光フェムト秒過渡回折格子分光により励起状態ダイナミクスを解析したところ,発光寿命に対応した緩和時間が観測され,電子-正孔の再結合緩和過程の電位依存性が明らかになった.以上のように半導体電極界面における電子-正孔再結合の緩和過程が明らかになる共に,電位により再結合過程を制御できる事がわかった.

为了阐明在表面调节的半导体电极界面处电子和孔的动力学，我们研究了发射特性的皮秒动力学，同时使用N型氧化钛单晶体电极控制电势。此外，我们使用瞬态衍射光谱法分析了电极界面处的飞秒激发态动力学。1。氧化钛电极界面处的皮秒发射光谱。氧化钛底物由金红石（100），（110）和（001）表面制成，并通过还原和NB掺杂用作N型半导体。当通过Picsecond单个光子正时方法分析发射光谱和发射寿命时，在控制电解质水溶液中的电势的同时，氧化钛的发射光谱显示出发射光谱在裸底物和氢 - 氢降低的底物的410 nm和430 nm的峰值均约为410 nm和430 nm。激发光谱还表明，发射光谱对应于氧化钛的带间过渡，而不是N型处理产生的界面的陷阱位点。此外，与正极化相比，在负极化下强烈观察到在430 nm处的发射，并且发射强度L（V）/L（0）更改了几次。发射寿命对应于发射强度，并且在阳性极化下观察到了快速的寿命成分。当从观察到的波长依赖测量值确定时间分辨的发射光谱时，光谱形状几乎不取决于时间。这些结果还表明，发射起源于氧化钛的带间过渡，并且可以通过通过电势改变费米水平来控制电子孔重组过程。 2。使用飞秒氧化钛电节的介质的飞秒瞬态衍射射镜检查，使用飞秒瞬态衍射光谱谱法分析激发态动力学，观察到与发射寿命相对应的弛豫时间，从而揭示了电子孔释放宽松过程的电压依赖性。如上所述，发现在半导体电极界面处的电子孔重组的弛豫过程都被揭示出来，并且可以通过电势控制重组过程。