1995 Fiscal Year Annual Research Report
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07650806
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
和田山 智正 東北大学, 工学部, 助教授 (20184004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八田 有尹 東北大学, 工学部, 教授 (70005502)
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| Keywords | 多孔質Si / 可視発光 / その場測定 / フォトルミネセンス / フッ素 / 量子サイズ効果 / 光るSi微結晶 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、多孔質Siの可視発光特性を制御するための基礎的条件について検討することである。
具体的には、多孔質Siに対して、気/固および液/固界面反応を利用した表面処理を施し、その粒径や表面の不純物の存在状態を変化させ可視発光スペクトルを測定し、応用面から重要な発光ピーク波長制御の要点を基礎的に明らかにすることにある。研究初年度にあたる本年度は、気/固界面反応による表面処理を通じた発光特性制御について実験を開始した。以下に得られた結果についてまとめる。
多孔質Siは、47%HF水溶液中でp型Si(100)ウェハ-(比抵抗10Ωcm)を電流密度10mA/cm^2で陽極化成して得た。試料は化成後直ちに、真空チャンバー内にセットし10^<-6>Torr台まで排気後、所定の温度まで昇温し各種のガスを導入した。まず基板温度373Kにおいて10%He希釈のフッ素(F_2)を実流量1cc/minで導入し、PLスペクトル変化をその場測定した。その結果、導入前にみられる700nm付近の拮抗バンド(主バンド)はその強度を減じた。さらに、主バンドの100nmほど短波長側に新たな発光帯が出現した。またこの発光帯が新たに出現する時間は、同一温度においてF_2の実流量を10cc/minとすると著しく短くなった。F_2分子は、多孔質Si表面に存在するSi酸化物との反応性が高くその構造に大きな影響を与えると考えられる。したがって、本実験におけるF_2導入時の発光帯の変化は、Si表面酸化物のエッチングに伴う表面化学状態の変化に起因するものと考えられる。さらにF_2処理後直ちにO_2ガスをセル内に導入すると、発光帯強度は増加した。これは、表面の再酸化に伴いSi微粒子の粒径やその表面化学構造が変化し発光効率が上昇したことに対応すると思われる。
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