2020 Fiscal Year Research-status Report
電子線励起超解像顕微鏡における蛍光薄膜の厚さの最適化とコントラスト増強
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19K05305
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
居波 渉 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30542815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 篤志 静岡大学, 工学部, 准教授 (50402243)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光薄膜 / 酸化亜鉛 / 原子層堆積法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、多層構造を導入した蛍光薄膜を作製し、発光強度の向上を目的とした。 4種類のZnO蛍光薄膜を作製した。それぞれの蛍光薄膜の構造は、as-depoのZnO(サンプル A)、Al2O3バッファ層上に成膜したZnO(サンプル B)、Al2O3/ZnO/Al2O3のダブルヘテロ構造(サンプル C)、およびAl2O3バッファ層上に成膜した6組のAl2O3/ZnO多層膜(サンプル D)である。原子層堆積法によって蛍光薄膜を作製した。ZnOについては220℃で、Al2O3については150℃でSiO2(300 nｍ)/Si基板上に堆積させた。X線回折（XRD）、カソードルミネッセンス（CL）、原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、作製した蛍光体薄膜の構造と光学特性を調べた。
XRDによる結晶性の評価の結果、結晶構造はサンプルDを除き、(100)、(002)、(101)面からの回折ピークがあり，ZnO蛍光薄膜は、多結晶ウルツ鉱構造であることがわかった。次に、室温でZnO蛍光薄膜のCLスペクトルを取得した。すべてのサンプルは、近バンド端の発光と無視できるほど弱い深層発光を示した。サンプルCの紫外発光はサンプル Aに比べて2倍程度強くなった。ZnOの屈折率（～2.0）に対してAl2O3の屈折率（～1.7）が小さいため、光の取り出しが良くなったと考えられる。AFM像から得られた二乗平均平方根（RMS）の粗さは、サンプルA：2.4nm、サンプルB：1.8nm、サンプルC：1.9nm、サンプルD：0.5nmであった。Al2O3バッファ層を導入することで、小さな結晶粒を含む滑らかな表面になった。
Al2O3/ZnO/Al2O3構造を導入することで従来の２倍の発光強度をもつ蛍光薄膜を作製することに成功した。この蛍光薄膜により、EXA顕微鏡のフレームレート、信号雑音比の向上に期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Al2O3/ZnO/Al2O3構造を導入することで従来の２倍の発光強度をもつ蛍光体薄膜を作製することに成功した。今後、SiN上への蛍光薄膜の成膜条件を検討し、実際に電子線励起超解像顕微鏡でテストする。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、SiN上への蛍光薄膜の成膜条件を検討し、実際に電子線励起超解像顕微鏡でテストする。金微粒子を観察試料として、空間分解能、信号雑音比を評価する。そして、細胞の動画観察を行う。
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