半導体光励起キャリヤダイナミクスの時間・空間・エネルギー分解計測

抄録

我々の生活には欠かせない存在となっている半導体デバイスは，電荷キャリヤである電子と正孔が実空間，および，エネルギー空間を動くことで動作している．本研究では，電荷キャリヤの動的特性から半導体材料の評価，さらには，デバイスのオペランド観察を目的とし，フェムト秒パルスレーザーを光源とする光電子顕微鏡の開発を進めている．光電子顕微鏡を検出器とすることで空間分解能，パルスレーザー利用による時間分解能に加え，パルスレーザーの光子エネルギーを紫外光領域で連続的に可変にすることでエネルギー分解能が加わり，高いシグナル‐ノイズ比で伝導電子ダイナミクスのイメージングが可能であることを実証してきた．本稿では，本装置の動作原理を解説し，絶縁性の高い有機EL材料のHOMOとLUMO準位測定と，単一のSi量子ドット内の電子ダイナミクスを観測例として紹介する．