このテーマは私が大学院生のときに在籍していた京大人間・環境学研究科光物性研究室で行った研究です。
当時のメンバーは修士課程の小林君、私、渡邊助手、林教授でした。
以下の内容は当時のホームページから転載したものです。
（記：2006年4月17日）
2003年2月10日更新
(1) ３元化合物の可能性
Ternary Halides, ハロゲン化３元化合物（組成式 例 ABX
n
, A, B: 金属, X: ハロゲン）はその組み合わせによって化合物半導体あるいは絶縁体となります。その一部は何度も構造相転移を経て, 強誘電相あるいは強弾性相への転移をおこす物質系です。同様の構造相転移をおこす他の物質系として有名なのは遷移金属酸化物の一群 BaTiO
3
, PbTiO
3
, KTiO
3
, SrTiO
3
, LaAlO
3
, NaNbO
3
などがあります。ハロゲン化３元化合物と遷移金属酸化物は構造相転移をおこして強誘電相に転移する物質系の双璧ですが, それらの基礎的性質は十分に解明されていません。
そこで, 我々はハロゲン化３元化合物に注目して, その電子励起状態と（構造）相転移の相関現象や電子励起状態からの発光現象, 強誘電相での非線形光学応答や光散乱に反映される結晶構造変化などを調べています。
(2) CsPbCl
3
の研究結果
CsPbCl
3
の 4 K における青色発光。中央付近に白く見えているのがレーザー光のスポット位置で, 散乱光と発光強度が大きすぎるために白く見えています。
正面から撮影 (10 August 2000)。
同上, 横から撮影 (10 August 2000)。
CsPbCl
3
の 140 K における赤色発光。中央付近に丸く見えているのがレーザー光のスポット位置で, 赤く光っています。スポットの周りは青く光っています
正面から撮影。
CsPbCl
3
の 160 K における発光。140 K ではっきり見えていた赤色発光はかなり弱くなって、かすかに確認できる程度です。
これに対して青色発光が 10 倍程度の急激な強度増大を示します。この増大は赤色発光の消失分より 10 倍程度も大きいため、単なるトランスファー（発光の始状態間の遷移）では説明できません。
正面から撮影。
以上のように、赤色発光の消失と青色発光の急激な強度の増大は、同じ温度域 (150-170 K)で起こることから、結晶相の転移に対応した現象であると考えられます。
また、固有吸収域の低エネルギー側（アーバック・テール）の測定からも、170 K 近傍で励起子・格子結合定数に不連続な変化が観測されました。
したがって、CsPbCl
3
結晶において、光励起状態と相転移の相関現象として、発光強度の急激な変化（赤の消失と青の増大）が観測され、アーバック・テールの測定結果もこの変化が相転移に起因するものであることを支持しています。
なお、過去の報告例によると、テストスピンを入れた電子スピン共鳴実験から、170 K 付近での相転移が示唆されています。
以上の結果は、論文 "Exciton Dynamics related with Phase Transitions in CsPbCl
3
single crystals," Journal of Luminescence
94-95
, 255 (2002) に発表しました。
もどる
