発表者

澤田　浩明（伊藤研）

指導教官

伊藤　正

Title

Intraband transitions in semiconductor nanocrystals

Abstract

A nano-meter sized (< several tens of nm) semiconductor particle is called "quantum dot", because electonic energy is quantized due to confinement effect. Therefore the quantum dot shows interesting optical properties which do not appear in bulk crystal. For example, the discrete energy levels in quantum dots lead to the optical intraband transition in infrared region. I introduce the intraband transitions in CdSe quantum dots observed in pump and probe spectroscopy. First, Quantum dots of the average diameters, 31.5, 38, 43 Å, exhibit induced infrared absorption between 0.5 and 0.3 eV. The absorption energy increased with decreasing the dot size. The observed peak energies are consistent with calculated results of one-electron transition energy between 1Se and 1Pe states for strongly confined quantum dots. Furthermore, by adding different capping molecules on the surface of quantum dots, I explain how the transient infrared absorbance decay changes as the hole is in a shallow trap, a deep trap, or a charge-separated complex.

概要

ナノメーターサイズ(<数10 nm)の半導体微粒子中を量子ドットとよぶ。半導体微粒子中では電子的なエネルギーは閉じ込め効果により量子化されることによる。それゆえ量子ドット中では、バルク結晶中では見られない光学的性質が表れる。たとえば、量子ドット中の離散したエネルギー準位は赤外域での光学的バンド内遷移を導く。今回は、ポンププローブ分光法によるCdSe量子ドットにおけるバンド内の遷移を紹介する。まず、量子ドットの平均直径が31.5, 38, 43 Åの量子ドットの試料を使って、0.3から0.5 eVに赤外誘起吸収を観測した。量子ドットのサイズを小さくするほど、吸収ピークのエネルギーは大きくなる。また赤外吸収で得られたピークエネルギーは量子ドット中に閉じ込められた１電子の１Seから１Pe状態への遷移エネルギーの計算値結果と一致した。 さらに、量子ドットの周りに異なる種類の分子をキャッピングした試料を使い、正孔が浅いトラップにいる場合、深いトラップにいる場合、複雑にチャージが分離した状態にある場合において、赤外吸収の時間減衰がどのように変化するかを示す。