ゾルーゲル法による光機能性ガラス複合体の作製とキャラクタリゼ-ション

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03453074
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 神谷 寛一 三重大学, 工学部, 教授 (00024597)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松岡 純 三重大学, 工学部, 助手 (20238984) ; 那須 弘行 三重大学, 工学部, 助教授 (20189179)
• Keywords: ゾル-ゲル法 / ガラス / ガラス複合体 / 三次の光字非線形性感受率X / 半導体ド-プガラス / 金ド-プガラス / シリカガラス薄膜

Research Abstract

光機能性ガラス複合体として今年度研究の対象としたものは、(1)有機色素(スチルバゾリウム塩,DMSI)をド-プしたシリカガラス,(2)Cds微粒子をド-プしたシリカガラス,(3)金の微粒子をド-プしたシリカガラスであり,これらは全てゾル-ゲル法で作られたものである。各ガラスについて,以下の成果が得られた。
(1)(a),マトリックスガラスの原料としてSi(OC_2H_5)_4とSi(OCH_3)_4を用いたが,後者のゾル-ゲル反応によりDMSIを包埋した透明なバルクシリカガラスを作ることができた。
(b).DMSIをゾル-ゲル反応系に混合するときに使用する溶媒を選択することにより、DMSIのシス-トランス転移を制御できた。トランス型のものを含むシリカの三次の非線形感受率X^<(3)>はシス型を含むものより大きく、かつ純粋なシリカガラスの約2倍であった。
(2)Si(OC_2H_5)_4(TEOS)溶液中の界面活性剤のミセル内部でCd^<2+>とS^<2ー>を反応させ、その後TEOSを加水分解することで被覆する方法で、CdS微粒子を調製した。界面活性剤の添加量により粒径を制御することができた。また、微粒子について量子サイズ効果を確認した。次年度は、この微粒子をシリカガラスにド-プして評価する予定である。
(3)TEOSとNaAuCl_4・2H_2Oを原料とし、ディップコ-ティング法でゲル膜を作り、それを500°C以上の温度で加熱することにより、直径10〜30Åの金微粒子を含むシリカガラス薄膜を作製した。このガラス薄膜で、イオン注入法で作られるAuード-プシリカガラスと同程度の光学非線形特性が確認された。
また、比較のため、半導体微粒子をド-プしたシリカガラス薄膜をスパッタリング法でも作製し、調製条件と光字特性の関連について調べた。

Research Products

• [Publications] Maki Makamura: "Preparation of organic dyeーdoped SiO_2 gels by the solーgel process and evaluation of their optical nonーlinearity" Journal of NonーCrystalline Solids. 135. 1-7 (1991)
• [Publications] Jun Matsuoka: "Preparation of Auーdoped silica glass by solーgel method" 日本セラミックス協会学術論文誌 4月号掲載. 100. (1992)
• [Publications] Hiroyuki Nasu: "Proparation and thirdーorder optical nonlinearity of organicーdyeーdoped glasses" 日本セラミックス協会学術論文誌 4月号掲載. 100. (1992)
• [Publications] Shoji Kaneko: "CdSe doped SiO_2 glass thin films made by RFーsputtering" Japanese Journal of Applied Physics.
• [Publications] 神谷 寛一: "ゾルーゲル法の現状と展望 2章2節 繊維の形成(分担執筆)" 株式会社東洋リサ-チセンタ-,