時間分解分光測定によるIV族元素クラスターの表面反応と相転移の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08230204
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 村上 浩一 筑波大学, 物質工学系, 教授 (10116113)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牧村 哲也 筑波大学, 物質工学系, 助手 (80261783)
• Keywords: レーザーアブレーション / 時間分解分光測定 / レーザープラズマ軟X線吸収分光 / Siナノクラスター / 可視発光 / Siナノクラスター表面反応

Research Abstract

本年度は二通りのアプローチの研究を進めた.第一は(I)レーザーアブレーション法とパルス希ガス吹き付け法によりSiのクラスター形成を行い,そのクラスターと超微粒子(総称してナノクラスターと呼ぶ)形成の動的機構,及びSiO_2薄膜中のSiクラスターを時間分解レーザープラズマ軟X線吸収分光法により調べた.先ずSiとSiCのレーザーアブレーションでクラスター生成の動的機構を調べ,0から15μsまでの時間領域においても顕著なクラスター化は起こっていないことを明かにした.また,Siクラスターの軟X線吸収線については,SiO_X膜をポリカーボネート薄膜上に堆積し,レーザープラズマ軟X線吸収分光でその場測定して調べ,約105eVのSiO_2L_<II,III>吸収端よりエネルギーの低い領域で102.5eVから吸収が立ち上がり,103〜104eV付近にピークを持つ幅の広い吸収線を見い出した.これはSiO_X膜中の酸素欠損部分に存在するSiクラスターによるものと考えられる.第二は(II)シリコンナノクラスターの表面反応を調べるため,主にフーリエ変換型赤外吸収分光(FTIR)とフォトルミネッセンス(PL)により評価を行った.堆積膜を大気中に取り出した後,HF酸処理を行い,その後の経時変化を調べた.その結果,HF処理直後はナノクラスターの表面が水素タ-ミネーションされ,Si-HのIR吸収が観測され,その後,大気中での酸化により時間とともにSi-Hは減少し,S-O-SiのIR吸収が成長してくること,さらに,これに伴い1.6eVのPLが成長してくることが見い出された.

Research Products

• [Publications] T.Makimura 他: "Time-Resolved X-Ray Absorption Spectroscopy for Laser-Ablated Silicon Particles in Xenon Gas" Jpn.J.Appl.Phys.35. L735-L737 (1996)
• [Publications] T.Ohyanagi 他: "Sputtering Phenonaenon induced by Laser-Ablated Particles" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3436-3439 (1996)
• [Publications] T.Makimura 他: "Light Emission from Nanometer-Sized Silicon Particles Eabricated with Laser Ablation Method" Jpn.J.Appl.Phys.35. 4780-4784 (1996)
• [Publications] K.Murakami 他: "Hydrogen Molecules in Crystalline Silicon treated with Atomic Hydrogen" Phys.Rev.Lett.77. 3161-3164 (1996)
• [Publications] T.Makimura 他: "Visible Light Emission from SiOx Films Synthesized by Laser Ablation" Jpn.J.Appl.Phys.35. L1703-L1705 (1996)
• [Publications] N.Fukata 他: "Formation of Hydrogen Molecules in n-type Silicon" Jpn.J.Appl.Phys.35. L1069-L1071 (1996)