酸化亜鉛（ZnO）の可視光領域における蛍光発光は、長く複雑な発展過程を持っています。従来の研究では、可視光領域の発光は不純物や構造欠陥（酸素空孔、亜鉛空孔、亜鉛過剰、表面状態など）の存在によるとされてきましたが、意見の相違が残っています。結晶性が良好で発光効率の高いZnO量子ドットに対し、可視光領域の発光機構を欠陥モデルに帰するのは矛盾しています。本論文では、ZnO量子ドットの多重混合自己捕捉ドメイン励起子発光モデルを提案し、400～700 nmの発光範囲を持つ明るい単重項/三重項混合自己捕捉ドメイン励起子発光ZnO量子ドットを作製しました。単重項励起子と三重項励起子の光誘起蛍光量子収率（PLQY）はそれぞれ45.56％および22.44％でした。良好な透明性と明るい三重項励起子により、可視光領域におけるZnO量子ドットのX線検出イメージングを探究しました。ZnO量子ドットシンチレータ薄膜のX線最低検出限界は64.89 nGy/sと低く、医療用X線イメージングの標準的な線量を下回っています。本研究は、可視光領域におけるZnO量子ドットの新しい発光モデルを提案し、ZnO量子ドットに基づく新規透明シンチレータを実現し、X線検出イメージング応用における可能性を示しました。

ZnO量子ドット; 自己捕捉ドメイン励起子; 単重項/三重項; X線イメージング