光熱変換分光法による非晶質半導体薄膜の輻射量子効率の評価法の開発と発光準位の解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650013
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 野々村 修一 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80164721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 貴司 岐阜大学, 工学部, 助手 (00223157)
• Keywords: 輻射量子効率 / 光熱偏向分光法 / 光音響分光法 / 水素化アモルファスシリコン / フラーレン薄膜 / アモルファス窒化ガリウム / インターカレーション / PEIB分光法

Research Abstract

本研究は光熱偏向分光法(PDS法)と光音響分光法(PAS法)を利用して薄膜材料の輻射量子効率と局在準位に関する評価手法を開発する事を目的としている。平成7年度は研究対象として水素化アモルファスシリコンとともに、フラーレン薄膜、アモルファス窒化ガリウム、アモルファスSiO_2薄膜を加えた。得られた結果を以下にまとめる。
(a)前年度に表面準位による輻射量子効率の低下が観測された。確認するためにPDS法を用いて表面とバルクの局在準位の評価を行い、それぞれ9.5×10^<12>cm^<-2>、1.8×10^<16>cm^<-2>の結果が得られた。
(b)フラーレン薄膜はPDS法に溶媒として用いる四塩化炭素に解ける問題点があった。本研究では広い測定エネルギー範囲に渡って吸収が非常に小さくフラーレン薄膜が解けない溶媒を見つけ、PDS法をこの材料に適用可能にした。この溶媒を用いてフラーレン薄膜が酸素のインターカレーションにより発光強度が減る現象を利用して輻射量子効率を測定する手法を開発した。その輻射量子効率は室温では5〜10%である事が分かった。
(c)PDS法を用いてTICSよ作製したアモルファスSiO_2薄膜の吸収スペクトルを測定しデバイスに応用可能な膜質である結果を得た。またアモルファス窒化ガリウムのギャップ内の吸収スペクトルの測定を行った。吸収の裾が大きくミッドギャップでの吸収係数が1cm^<-1>〜10cm^<-1>と比較的小さい事が分かり、光電気伝導が観測された。また窒化ガリウムをアモルファス化することにより室温でも大きな永続光電流(Persistent photocurrent)が観測される事が分かった。
(d)PDS法やPAS法は測定したい試料が液体や気体中に晒されており、測定が制限される事が多い。この欠点を克服するための新しい真空中測定手法であるPhototermal expansion induced bending spectroscopy(PEIB分光法)が有用な手法であることを見いだした。

Research Products

• [Publications] S.Nonomura,S.Kobayashi,T.Gotoh,S.Hirata,et.al.: "Photoconductive a-GaN prepared by reactive sputtering" Journal of Non-crystalline Solids. (in print). (1996)
• [Publications] S.Hasegawa,S.Nitta and S.Nonomura: "Ultra-low frequency CPM of a-Si:H and relaxation" Journal of Non-crystalline Solids. (in print). (1996)
• [Publications] S.Ohsaki,N.Takada,K.Iwama,S.Nitta and S.Nonomura: "Preparation of new a-SiO_2 by glow discharge decomposition of TICS and its application to photoluminescence absorption spectroscopy" Journal of Non-crystalline Solids. (in print). (1996)
• [Publications] 野々村修一: "アモルファスシリコンメモリー" 応用物理. 64. 1013-1017 (1995)