Semiconductor quantum dots (QDs) have been studied recently because of their specific properties which are not observed in the bulk crystal. For example, the QDs shows discrete electronic energy levels due to three-dimensional quantum confinement. Additionally, phonon modes becomes descrete. As a result, the electron-phonon interaction is decreased compared to in the bulk crystal, which results in narrow homogeneous line width.
Consequently, to understand the electron-phonon interaction in the QDs is very important to grasp the nature of QDs. CuCl is a typical material to study optical properties of the QDs, because exciton is stable.
The authors observed persistent spectral hole burning (PSHB) of CuCl QDs in glass and NaCl, respectively. Then, they clarified dot size dependence of acoustic phonon energy confined in CuCl QDs. In addition, by running it with the theory of phonon modes, the relation between the shape of QDs and phonon modes, and the influence of surrounding matrix are confirmed.
半導体量子ドットはバルクでは観察されない物性を示すため、近年盛んに研究されている。例えば、量子ドット中では電子のエネルギー構造が3次元的な量子閉じ込め効果により離散化する。それだけでなく格子振動モードも離散化される。そのためバルク結晶に比べ電子とフォノンの間の相互作用は小さくなり、その結果均一幅は狭くなる。
このように、量子ドット中に閉じ込められた電子とフォノンの相互作用を理解することは、量子ドットの性質をつかむために重要である。CuCl量子ドットは励起子が安定に存在するため、量子ドットの光物性の研究に適した物質である。
著者らはガラス中のCuCl量子ドットとNaCl結晶中のCuCl量子ドットそれぞれについて永続的ホールバーニングを観測した。それを解析し、 CuCl量子ドットに閉じ込められている音響フォノンエネルギーのドットサイズ依存性を示した。さらに、その結果を振動モードの理論と照らし合わせることで、量子ドットの形状とフォノンのモードの関係や量子ドットとマトリックスとの間の影響を明らかにした。