In nanometer sized semiconductor dots, electrons, holes or excitons are confined spatially and their energy levels are discrete due to the quantum size effect. Quantized energy levels of a particle depend not only the on dot size but also the dot shape, sphere or cube. But it is difficult to observe their levels, especially excited state, by simple optical measurements because of inhomogeneously broadened spectra due to the size distribution. When the spectrally narrow light excites the inhomogeneously broadened absorption band of quantum dots (QDs), a spectral hole is formed at the position of the excitation photon energy in the absorption band. If the spectral hole is preserved for a long time, this phenomenon is called “persistent spectral hole burning (PSHB)”. Authors report on the observation of excited state of the excitons of CuCl QDs embedded in NaCl crystals by means of PSHB spectroscopy, and show that the dot shape is not sphere but cube.An absorption spectrum of CuCl QDs in NaCl has oscillatory fine structures, and their peak energies agree well with the calculated exciton energies in the quantum cubes. For the PSHB spectroscopy, the spectral holes appear not only at the excitation photon energy but also in the lower energy side. The results of the hole energies plotted with the excitation energy determine the ground state and the 1st, 2nd excited state levels of the excitons, and these levels also support that the dot shape is cube.
ナノメートルサイズの半導体ドットにおいて、電子やホール、励起子は空間的に閉じこめられそのエネルギー準位は量子サイズ効果により離散化される。離散化されたエネルギー準位はドットの大きさだけでなくドットの形状、球もしくは立方体（キューブ）によっても異なる。しかし、ドット中のエネルギー準位、特に励起状態の観測は簡易な光学測定ではドットサイズの分布によるスペクトルの不均一広がりにより行うことができない。不均一広がりを持つ量子ドットにスペクトル的に狭い光を当てたとき、吸収にはそのエネルギーの位置にホールが出来る。そのホールが長く存在する場合、その現象は「永続的ホールバーニング(PSHB)」と呼ばれる。今回、筆者らはPSHB分光法を用いることでNaCl中のCuCl量子ドットの励起子の励起状態を観察することに成功し、ドットの形状が球ではなくキューブであることを明らかにした。NaCl中のCuCl量子ドットの吸収スペクトルを測定したところ、明確な振動構造を観測し、またそのピークは量子キューブ中の励起子のエネルギー計算結果とよく一致した。またPSHBを観測した結果、励起光のエネルギーの位置にだけでなくその低エネルギー側のところにもホールが現れた。励起エネルギーを変えながらホールエネルギーをプロットした結果、ドット中の励起子の最低準位、第１，第２励起準位が明らかとなり、ドット形状がキューブであることも明らかとなった。
Naru Sakakura and Yasuaki Masumoto Jpn. J. Appl. Phys. 36, 4212 (1997)