誘起吸収によって明らかにされた隣接シリコンナノ結晶における多重励起子の直接生成

半導体ナノ結晶におけるキャリア増倍の向上は、光起電力装置に応用される可能性があることから多くの注目を集めている。今回我々は、SiO₂中の密集シリコンナノ結晶に関して最近提案された、フォトルミネッセンスに基づく新しいキャリア増倍機構を調べた結果を報告する。我々は、吸収光子数について厳密に較正した超高速ポンププローブ分光法を利用して、高エネルギー単一光子を吸収すると隣接するナノ結晶が直接励起されることを見いだしている。また、バンドギャップの2倍のエネルギー保存しきい値2E_gの近くで始まる高効率キャリア増倍を実証している。さらに、低ポンプフルエンス条件下で高エネルギー単一光子が吸収されると、キャリア-キャリア相互作用は顕著に抑制されるが、信号振幅は大きくなることが見いだされた。過去に類似材料について報告されたのと同様に、我々は、これらの結果がフォトルミネッセンス量子収率の励起依存性とよく一致することを示している。