Si超微粒子の光学的性質とその発光デバイスへの応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452172
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 森崎 弘 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00029167)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 洋 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (00134867)
• Keywords: ガス中蒸発法 / フォトルミネッセンス / エレクトロルミネッセンス / SiドープSiO_2ガラス / 量子サイズ効果 / 多孔質Si / 化成温度 / 熱分析

Research Abstract

1)ガス中蒸発法によるSi微粒子の製作条件を詳しく検討した結果、直径約数10nmから数nmの範囲で粒径を制御する技術を確立した。
2)紫外光励起フォトルミネッセンス(PL)装置が完成し、これを用いた測定ができるようになった。その結果、Arに酸素を導入した雰囲気中で製作されたSi微粒子において青色発光が生じることが明らかになった。
3)Ar中で製作し、高温酸素雰囲気中で酸化処理されたsi超微粒子から2種類のPLが観測され、短波長側のピークは測定時の温度に対して特異な変化を示し、この結果と熱分析による発熱、吸熱反応とに対応関係が有ることが明らかになった。このことは、超微粒子の構造変化とPLに相関があるらしいことを示唆している。
4)Si超微粒子をSiとAu電極ではさんだサンドイッチ構造において、エレクトロルミネッセンス(EL)が観測された。得られたスペクトルには、量子サイズ効果によると考えられる微細構造が見出された。この結果を、Appl.Phys.Lett.に投稿した。
5)SiO_2ターゲットにsi単結晶片をはりつけたターゲットを用いてRFスパッタによってSiをドープしたSiO_2ガラスを製作した。熱処理をほどこすと900nm付近にピークを持つ赤外から可視領域にかけてのPLが観測された。
6)多孔質Siの形成を、化成時の電気化学セルの温度をコントロールしながら系統的に行い、PL強度が化成時の温度に対して活性化エネルギー1.8eVを持つ指数関数的変化を示すことを見出した。
7)化学的エッチングによっても多孔質Siが形成できることを見出し、その最適条件を明らかにした。

Research Products

• [Publications] H.Gomyou: "Effect of Electrochemical Treatmento on the Photoluminescence from Porous Silicon" J.Electrochem.Soc. 139. L86-L88 (1992)
• [Publications] H.Morisaki: "Above-Band-Gop Photoluminescence from Si Fine Particles" Nanotechrology. (1992)
• [Publications] 森崎 弘: "シリコン微粒子の可視領域発光" セラミックス. 27. 521-526 (1992)