アモルファスカルゴゲナイド半導体の電子構造解析と伝導性制御に関する研究
【研究分野】無機工業化学・無機材料工学
【研究キーワード】
aーIn_2Se_3 / 電子構造 / UPS / 光伝導 / アモルファスカルコゲナイド / 伝導性制御 / In_2Se_3 / hーBN / 非線形光学特性 / 透明伝導体 / フォトド-ピング
【研究成果の概要】
1.InーSe系の電子構造解析
aーIn_2Se_3、および単結晶In_2Se_3を合成し、シンクロトロン軌道放射光を光源とした紫外光電子分光法(UPS)によりこれらの価電子帯構造を検討した。その結果、aーIn_2Se_3と結晶In_2Se_3の価電子帯の基本構造はほぼ同様であり、上からSe4Pの孤立電子対レベル、Se4PーIn5P PーPσ結合バンド、Se4PーIn5S SーPo結合バンドSe4S内殼レベル、の順になっていることが明かとなった。また光伝導の励起スペクトルにサブバンドギャップ波長位置に小さいピ-クを見出した。これらの結果から、バンド計算によって予測された6配位Inにもとづくギャップ内の擬伝導帯の存在と、そこをパスとした電子伝導性が確認された。さらにラマンスペクトルの測定から上述の構造が確認された。
2.伝導性制御と非線形光学特性
aーIn_2Se_3の電子構造解析の結果、pーblock元素陽イオンがつくるnsバンドが伝導帯を構成している場合は高い易動度が期待されることが明かとなった。高い電子易動度は、高い3次非線形光学特性を生ずる。上述の仮説のもとに、キャリア-電子が存在する場合は高い伝導率をもつaーSnO_2及びaーIn_2O_3などについて、THG法により3次非線形光学感受率χ^<(3)>の測定を行った。得られた値はaーSnO_25×10^<-12>esu、aーIn_2O_31×10^<-12>esuであり、無機非晶質としては最も高い値となった。χ^<(3)>の理論表現を求め、これとエネルギ-バンド計算とを結合してχ^<(3)>の理論値を求め実験と比較した結果、より一致が見られた。その結果、高い電子易動度をもつ系は高い3次の電気感受率をもつ、という作業仮説の一般性が確認された。
【研究代表者】