正20面体クラスター固体の光キャリア緩和の発光波長選択による解明

通过发射波长选择阐明二十面体簇固体中的光载流子弛豫

基本信息

批准号：
13750620
负责人：
曽我公平
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750620/
关键词：
正20面体クラスター固体ホウ素準結晶光伝導キャリア緩和

项目摘要

正20面体クラスター固体であるβ菱面結晶ボロン(β-B)とAlPdRe準結晶について光励起によるキャリアダイナミクスの解明を目的として変調(MPC)およびパルス(PPC)光伝導の測定を行った。光伝導はバンドギャップ間の電子の光励起による遷移によって生じる現象としてこれまで主に半導体において観測が行われてきたが、我々のグループでは準結晶合金においても疑ギャップにおける光励起による電流の増大が起こることを報告してきた。本研究においては薄膜状の準結晶試料を用いることにより測定のS/Nを向上し、これまで観測できなかった準結晶における光励起電流の温度依存性を観測した。その結果、温度の上昇に伴って光電流が増大するβ-Bとは逆に準結晶では温度の上昇と共に光励起電流が減少することが分かった。準結晶試料は薄膜であり、また光励起によって生じる電流の増大に対して暗電流が大きいため、光励起による試料の温度上昇に伴うキャリアの増大が観測されている可能性があると考え、サファイア基板上の準結晶薄膜について熱伝導解析を行った。この結果、準結晶において観測される光励起キャリアの緩和特性はほとんど基板も含めた試料の熱緩和によって説明されることが分かった。一方β-Bにおいて励起波長を可変としたPPCの測定を行ったところ、1.5eVのギャップ内に0.2eV刻みで存在するトラップ準位で構成されるバンド構造と対応した光電流値の励起波長・時間依存性が観測され、β-Bの場合には主に一般的な半導体と同様な光電流が観測されていることが分かった。さらに、波長可変PPC測定により、β-Bの光伝導は、伝導帯への電子励起の後、トラップヘの高速な緩和とトラップから伝導帯へのゆっくりとした熱離脱が支配し、結果としてマイクロ秒オーダーから10000秒以上に渡る極めて広いキャリア緩和時間分布が観測されることが明らかになった。

测量了调节（MPC）和脉冲（PPC）光电导率，用于β-肉眼晶体硼（β-B）和Alpdre Quasicrystals，它们是固体二十面体簇，以通过光涂来阐明载体动力学。光电导率主要是在半导体中观察到的，这是由带隙之间的光激发引起的电子过渡引起的现象，但我们的小组报告说，在可疑间隙中，Quasicryrystalline合金中也发生了光激发的增加。在这项研究中，通过使用薄膜准晶样品来改善测量S/N，并观察到迄今为止无法观察到的准晶体中光激发电流的温度依赖性。结果，发现与β-B相比，光电流随温度的升高而增加，光电流随着准晶体的温度升高而降低。准晶体薄膜是一部薄膜，并且由于暗电流与光激发产生的电流的增加相比，因此人们认为可能已经观察到由于光激发引起的载体增加，并且在A Sapphire subtrate上的Quasicryrystalline薄膜上进行了热导率分析。结果，发现在准晶体中观察到的光激发载体的弛豫特性主要通过包括基板在内的样品的热弛豫来解释。另一方面，当用β-B中的兴奋波长可变测量PPC时，观察到的光电流值对应于1.5 eV间隙内的陷阱结构，在1.5 eV间隙中以0.2 eV为0.2 eV，而在β-b中，在β-b的情况下，与一般半径类似的光电流相似。此外，可调节的PPC测量结果表明，β-B的光电导率由快速放松到陷阱中的宽松和从陷阱到传导带的慢速耗散，从而导致载流子松弛时间分布从微秒级到超过10,000秒以上。