ナノ微粒子含有フォトニック結晶における発光ダイナミクスの研究及び高効率発光の実現

• Project/Area Number: 15710078
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanostructural science
• Research Institution: Kyoto University (2004); Nara Institute of Science and Technology (2003)
• Principal Investigator: 井上 英幸 京都大学, 化学研究所, 助手 (30343271)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: フォトニック結晶 / 自己組織化ナノ粒子 / 高効率発光 / 光の閉じ込め

Research Abstract

本年度は、全反射型一次元フォトニック結晶構造(1-D PC)と欠陥層におけるエネルギー閉じ込めを目指して、二次元フォトニック結晶構造(1-D PC)の組み合わせ構造における発光増強に関して測定を行った。欠陥層としてポリマー薄膜及びEB露光用レジストを用いた。また、欠陥層内部における発光体として半導体ナノ粒子を用いた。欠陥層中へ半導体ナノ粒子を分散し、一次元フォトニック結晶構造の作製を行なった結果、有機色素分子を用いたのと同様、光の閉じ込め効果による発光の増強が観測された。欠陥層における周期構造の作製エリアは、実験に用いるビームとの兼ね合りいにより、数mm角程度の領域が必要となる。しかしながら、EB露光装置を用いた欠陥層表面への周期構造作製においては、チャージの蓄積により十分な領域において均質な構逢の作製が困難であることがわかった。そのため、一次元フォトニック結晶構造を成す多層膜構造において、導電性の高いITOを用いる等の改良を行なったが、現状測定に十分な構造を得るに至らなかった。欠陥層における表面方向へのエネルギーの閉じ込めを実現するために、代替構造として自己組織化ナノ粒子構造を用いて研究を進めた。自己組織化膜は比較的広範囲にわたり周期的な構造を簡便に得ることが可能である。粒径1.5-6.8nm.程度のナノ微粒子を周期的に配列を行い、その中へ発光中心である半導体ナノ粒子を分散することによるエネルギーの移動に関して調べた。その結果、半導体ナノ粒子と金属ナノ粒子間においてフェルスター機構によるものと考えられるエネルギー移動が観測された。