無機・有機複合層状半導体における励起子間相互作用の研究

无机/有机复合层状半导体中激子-激子相互作用的研究

基本信息

批准号：
15740189
负责人：
清水誠
金额：
$ 2.37万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

1.励起子間相互作用に対する誘電体閉じ込めの影響を明らかにするために、2種類の無機有機複合層状半導体、(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2PbI_4(PEPI)と(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4(C6)に対して、励起子共鳴励起によるサブピコ秒ポンププローブ分光測定を行った。PEPIとC6との主要な違いは、有機部分の誘電率にある。実験の結果、励起子のブルーシフトとブリーチングが観測され、いずれもPEPIよりもC6において強いことが明らかになった。また、ブリーチングに対するブルーシフトの相対量においては、PEPIの方が強いことがわかった。以上の結果から、PEPIよりもC6のほうが誘電体閉じ込めの度合いが強いために励起子間相互作用が強く、その結果として非線形性が強く現れることを理解した。2.PEPIにおける励起子光シュタルクシフトの離調依存性を調べた。その結果、ポンプ光とプローブ光を逆円偏光としたばあいには、励起子共鳴の約50meV低エネルギー側で高エネルギーシフトが低エネルギーシフトへと切り替わることを明らかにした。また、同円偏光においては、離調に対するべき乗依存性が-1よりも強いことを初めて実験的に明らかにした。以上の結果が励起子分子と非束縛2励起子状態に起因することを、6準位モデルにより示した。3.ポンプ光をPEPIの励起子-励起子分子(X-M)遷移に共鳴させ、ポンプ光強度に対するX-M遷移のラビ分裂幅を測定した。その結果、1励起子あたりのX-M遷移モーメントを3.5eÅと決定した。これより、単位胞当たりの励起子遷移との振動子強度比として、fm/fx=8.1が得られる。この実験値は、巨大振動子模型による見積値よりも1桁小さい。結局、励起子-光相互作用が桁違いに強い場合には、従来の模型が適用出来ないことを、初めて実験的に明らかにした。

1。为了阐明介电限制对激子 - 外激体相互作用的影响，对两种类型的无机有机复合层分层半导体（C_6H_6H__5C_2H_2H_4NH_3）_2PBI_4（PEPI）和两种类型的无机有机复合层分层半导体进行了子旋转泵探针光谱。（C_6H_ <13> NH_3）_2PBI_4（C6），使用激发式共振激发。 PEPI和C6之间的主要区别在于有机部分的介电常数。实验表明，观察到激子的蓝移和漂白，发现两者在C6中都比PEPI更强。此外，发现PEPI在蓝色转移与漂白的相对数量方面更强。从以上结果可以理解，C6比PEPI具有更强的介电限制程度，因此激子之间的相互作用更强，导致非线性更强。 2。研究了PEPI中激子光稳定变化的失呼依赖性。结果，揭示了当泵和探针光用作反向极化的光时，高能移位会切换为示激体共振的约50 meV低能侧的低能移位。此外，我们首次实验表明，在相同的圆形光线中，对失呼的功率依赖性强于-1。六级模型表明，上述结果是由于激子分子和未结合的两种效果状态引起的。 3。泵的光与pepi的激子 - 表面分子（X-M）跃迁共鸣，并测量了X-M转变的拉比裂变宽度相对于泵的光强度。结果，确定每个激子的X-M过渡力矩为3.5eÅ。这给出了振荡器强度与每个单位电池的激子跃迁的比率，FM/FX = 8.1。该实验值是使用巨型振荡器模型的估计值小的数量级。最后，实验表明，当激子相互作用是更强的数量级时，就首次无法应用常规模型。