ナノ結晶-誘電体複合系の超高速近接場光学応答の研究

纳米晶-电介质复合体系超快近场光学响应研究

基本信息

批准号：
11122209
负责人：
中村新男
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

金属や半導体のナノ結晶と誘電体の複合系および半導体基板上の単一量子ドットにおける近接場光の応答と電子状態を調べ、微小物体における近接場ナノ光学の基礎的知見を得ることを目的として本研究が行われた。本年度の成果は以下の通りである。1.InAs単一量子ドットの構造と電子状態InAsドットとwetting layerの電子状態を走査トンネル顕微鏡/走査トンネル分光(STM/STS)によって調べた。ドット高さに依存したバンドギャップ変化が観測され、その依存性は量子サイズ効果によって説明されることが理論との比較から明らかになった。また、STMの探針によってバンド曲がりが誘起されること、そのバンド曲がりが光照射によって抑えられることがわかり、光照射下におけるSTS測定の重要性と有効性を明らかにした。2.InGaAs単一量子ドットの構造と電子状態InASとGaASの混晶からなる量子ドットの構造とバンドギャップをSTM/STSで調べ、構造と混晶化の問題を調べた。測定されたバンドギャップのドット高さ依存性は、量子サイズ効果によってほぼ決められていることがわかった。より詳細な研究から、個々のドットにおける組成変化が解明されることが期待される。3.金属ナノ結晶-絶縁体複合系の超高速非線形応答金ナノ結晶と絶縁体複合系の光励起電子の緩和過程に対するマトリックス物質とナノ結晶サイズの影響をフェムト秒ポンプ・プローブ分光によって調べた。実験結果は、緩和過程がマトリックスとサイズの両者に依存することを示し、従来のモデルを拡張したモデル計算によって説明できないことがわかった。ナノ結晶に特有のブリージングモードのダンピングによって光励起エネルギーが緩和する過程が存在することを初めて明らかにした。

本研究的目的是研究半导体基底上金属和半导体纳米晶体和电介质以及单量子点的复合系统中的近场光学响应和电子态，并获得微小物体中近场纳米光学的基础知识。进行了这项研究。今年的结果如下。 1.InAs单量子点的结构和电子态通过扫描隧道显微镜/扫描隧道光谱(STM/STS)研究了InAs点和润湿层的电子态。观察到带隙变化取决于点高度，并且与理论的比较表明这种依赖性可以通过量子尺寸效应来解释。我们还发现能带弯曲是由 STM 尖端引起的，并且这种能带弯曲被光照射所抑制，这证明了光照射下 STS 测量的重要性和有效性。 2.单个InGaAs量子点的结构和电子态通过STM/STS研究了由InAS和GaAS混晶组成的量子点的结构和带隙，并研究了结构和混晶形成问题。发现测量的带隙的点高度依赖性几乎由量子尺寸效应决定。预计更详细的研究将阐明各个点的成分变化。 3.金属纳米晶-绝缘体复合体系的超快非线性响应采用飞秒泵浦-探针光谱研究了基体材料和纳米晶尺寸对金纳米晶-绝缘体复合体系中光生电子弛豫过程的影响。实验结果表明，松弛过程既依赖于矩阵又依赖于尺寸，并且不能通过扩展传统模型的模型计算来解释。首次揭示了纳米晶体特有的通过呼吸模式的阻尼来松弛光激发能量的过程。