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半導体超微粒子表面層の分光学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 01460078
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 応用物性
研究機関神戸大学

研究代表者

山本 恵一 (山本 惠一)  神戸大学, 工学部, 教授 (80031087)

研究分担者 青木 和徳  神戸大学, 工学部, 助手 (80112077)
林 真至  神戸大学, 工学部, 助教授 (50107348)
研究期間 (年度) 1989 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1991年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1990年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1989年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワード半導体 / 超微粒子 / ラマン分光 / 赤外分光 / フォトルミネッセンス / ガス中蒸発法 / マトリックス法
研究概要

一般に固体表面層の分光測定は、困難を伴う。なぜなら、光と相互作用する原子数が極めて少なく、信号強度が非常に弱いからである。しかし、超微粒子はもともと表面が全体積に占める割合の大きな試料であり、比較的簡単に分光測定が行えるものと予想される。本研究は、主として赤外分光法とラマン分光法を用い、分光測定が超微粒子表面層の研究に有効であるか否かを調べることを目的として実施されたものである。
実際、ガス中蒸法で作製したSiやGeの超微粒子の表面酸化層(厚さが約20Åまたはそれ以下)による赤外吸収が、感度良く測定されることが明らかになった。さらに、吸収スペクトルの変化により、自然酸化、熱酸化のプロセスを解明することができた。また、表面増強ラマン散乱の状況下では、銀超微粒子の表面層からの信号が強く観測された。粒子サイズが50Å以下の極めて小さいGe超微粒子(SiO_2マトリックス中)からも、表面層からの信号が弱いながらも観測された。これらの観測例は全て、赤外分光法及びラマン分光法が超微粒子表面層の研究に非常に有効であることを物語っている。
本研究ではまた、ラマン散乱測定を通じてWO_3超微粒子の相転移を調べ、バルク結晶とは全く異なった相の存在を見いだした。このような新しい相の出現は、やはり表面の存在が大きく関与しているものと思われる。さらに種々の超微粒子試料に対して、共鳴ラマン散乱、光吸収、フォトルミネッセンスの測定を通じて、電子・正孔の閉じ込め効果、フォノンの閉じ込め効果をも明かにした。確かに量子サイズ効果は観測されるけれども、粒子サイズが小さい程表面効果が重要になってくる筈である。表面効果の重要性を、いくつかの具体例について指摘した。

報告書

(4件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 1989 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (50件)

  • [文献書誌] S.Hayashi,R.Koh,K.Yamamoto and H.Ishida: "Surface-Enhanced Raman Scattering from Surface Layers of Gas-Evaporated Silver Small Particles." Jpn.J.Appl.Phys.28. 1444-1449 (1989)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,M.Fujii and K.Yamamoto: "Quantum Size Effects in Ge Microcrystals Embedded in SiO_2 Thin Films" Jpn.J.Appl.Phys.28. 1464-1466 (1989)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,H.Sanda,M,Agata and K.Yamamoto: "Resonant Raman Scattering from Zn Te Microcrystals:Evidence for Quantum Size Effects" Phys.Rev.B. 40. 5544-5548 (1989)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 林 真至: "超微粒子・マイクロクラスタ-の光物性" 数理科学. 316. 18-20 (1989)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi and K.Yamamoto: "Raman Scattering from Microcrystals" Phase Transitions. 24-26. 641-660 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Arai,S.Hayashi,K.Yamamoto and S.S.Kim: "Raman Studies of Phase Transitions in Gas-Evaporated WO_3 Microcrystals" Solid State Commun.75. 613-616 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Agata,H.Kurase,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Photoluminescence Spectra of Gas-Evaporated CdS microcrystals" Solid State Commun.76. 1061-1065 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,R.Koga,M.Ohtsuji and K.Yamamoto: "Surface Plasmon Resonances in Gas-Evaporated Ag Small Particles:Effects of Aggregation" Solid State Commun.76. 1067-1070 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,S.Tanimoto and K.Yamamoto: "Analysis of Surface Oxides of Gas-Evaporated Si Small Particles with Infrared Spectroscopy,High-Resolution Electron microscopy,and X-Ray Photoemission Spectroscopy" J.Appl.Phys.68. 5300-5308 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Quantum Dots of Ge Embedded in SiO_2 Thin Films:Optical Properties" Proc.20th Int.Conf.on the Physics of Semiconductors. 3. 2375-2378 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,S.Tanimoto,M.Fujii and K.Yamamoto: "Surface Oxide Layers of Si and Ge Nanocrystals" Superlattices and Microstructures. 8. 13-18 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Raman Scattering from Quantum Dots of Ge Embedded in SiO_2 Thin Films" Appl.Phys.Lett.57. 2692-2694 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Growth of Ge Microcrystals in SiO_2 Thin Film Matrices:A Raman and Electron Microscopic Study" Jpn.J.Appl.Phys.30. 687-694 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.fujii,T.Nagata,S,Hayashi and K.Yamamoto: "Low-Frequency Raman Scattering from Small Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films" Phys.Rev.B. 44. 6243-6248 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 林 真至: "固体マトリックスに埋め込んだ超微粒子の光物性" 真空. 34. 799-806 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujii,T.Nagata S.Hayashi and K.Yamamoto: "Raman Scattering from Acoustic Phonons Confined in Microcrystals:Small Gold and Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films" J.Phys.Soc.Jpn.61. 754-755 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hayashi,H.Sugano,H.Arai and K.Yamamoto: "Phase Transitions in Gas-Evaporated WO_3 Microcrystals:A Raman Study" J.Phys.Soc.Jpn.61. (1992)

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    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Risho Koh, Keiichi Yamamoto and Hideyuki Ishida: "Surface-Enhanced Raman Scattering from Surface Layers of Gas-Evaporated Silver Small Particles." Jpn. J. Appl. Phys.28. 1444-1449 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Minoru Fujii and Keiichi Yamamoto: "Quantum Size Effects in Ge Microcrystals Embedded in SiO_2 Thin Films." Jpn. J. Appl. Phys.28. 1464-1466 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Hiroyuki Sanda, Masashi Agata and Keiichi Yamamoto: "Resonant Raman Scattering from ZnTe Microcrystals : Evidencce for Quantum Size Effects." Phys. Rev.B40. 5544-5548 (1989)

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    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Hayashi: "Optical properties of Microcrystals and Microclusters (in Japanese)." Suurikagaku. 316. 18-20 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Raman Scattering from Microcrystals." Phase Transitions. 24-26. 641-660 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masahiro Arai, Shinji Hayashi, Keiichi Yamamoto and Soon Sik Kim: "Raman Study of Phase Trancitions in Gas-Evaporated WO_3 Microcrystals." Solid State Commun.75. 613-616 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masashi Agata, Hiroyuki Kurase, Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Photoluminescence Spectra of Gas-Evaporated CdS Microcrystals." Solid State Commun.76. 1061-1065 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Ryuji Koga, Michiya Ohtsuji and Keiichi Yamamoto: "Surface Plasmon Resonances in Gas-Evaporated Ag Small particles : Effects of Aggregation." Solid State Commun.76. 1067-1070 (1990)

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    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Shinichi Tanimoto and Keiichi Yamamoto: "Analysis of Surface Oxides of Gas-Evaporated Si Small Particles with Infrared Spectroscopy, High-Resolution Electron Microscopy, and X-Ray Photoemission Spectroscopy." J. Appl. Phys.68. 5300-5308 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minoru Fujii, Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Quantum Dots of Ge Embedded in SiO2 Thin Films : Optical Properties." Proc. 20th Int. Conf. Phys. of Semiconductors. 3. 2375-2378 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Shinichi Tanimoto, Minoru Fujii and Keiichi Yamamoto: "Surface Oxide Layers of Si and Ge Nanocrystals." Superlattices and Microstructures. 8. 13-18 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minoru Fujii, Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Raman Scattering from Quantum Dots of Ge Embedded in SiO_2 Thin Films." Appl. Phys. Lett.57. 2692-2694 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minoru Fujii, Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Growth of Ge Microcrystals in SiO2 Thin Film Matrices : A Raman and Electron Microscopic Study." Jpn. J. Appl. Phys.30. 687-694 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minoru Fujii, Takeshi Nagareda, Shinji Hayashi and Keiichi Ymamoto: "Low-Frequency Raman Scattering from Small Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films." Phys. Rev.B44. 6243-6248 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Hayashi: "Optical Properties of Microcrystals Embedded in Solid Matrices (in Japanese)." Shinkuu. 34. 799-806 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minoru Fujii, Takeshi Nagareda, Shinji Hayashi and Keiichi Yamamoto: "Raman Scattering from Acoustic phonons Confined in Microcrystals : Small Gold and Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films." J. Phys. Soc. Jpn.61. 754-755 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Hayashi, Hiroki Sugano, Hiroshi Arai and Keiichi Yamamoto: "Phase Transitions in Gas-Evaporated WO_3 Microcrystals : A Raman Study" J. Phys. Soc. Jpn. 61. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Growth of Ge Microcrystals in SiO_2 Thin Film Matrices:A Raman and Electron Microscopic Study" Jpn. J. Appl. Phys.30. 687-694 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujii,T.Nagata,S.Hayashi and K.Yamamoto: "LowーFrequency Raman Scattering from Small Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films" Phys. Rev. B. 44. 6243-6248 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 林 真至: "固体マトリックスに埋め込んだ超微粒子の光物性" 真空. 34. 799-806 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujii,T.Nagata S.Hayahi and K.Yamamoto: "Raman Scattering from Acoustic Phonons Confined in Microcrystals:Small Gold and Silver Particles Embedded in SiO_2 Thin Films" J. Phys. Soc. Jpn.61. 754-755 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,H.Sugano,H.Arai and K.Yamamoto: "Phase Transitions in GasーEvaporated WO_3 Microcrystals:A Raman Study" to be published in J. Phys. Soc. Jpn.61. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,S.Tanimoto and K.Yamamoto: "Analysis of Surface Oxides of GasーEvaporoted Si Smoll Particles with Infrared Spectroscopy,Highーresolution Electron Microscopy and Xーroy Photoemission Spectroscopy" J.Appl.Phys.68. 5300-5308 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi and K.Yamamoto: "Raman Scottering from Microcrystols" Phase Transitions. 24ー26. 641-660 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] M.Agata,H.Kurase,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Photo luminesceuce Spectra of GasーEvaporoted CdS Microcrystals" Solid State Commun.76. 1061-1065 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,R.Koga,M.Ohtuji and K.Yamamoto: "Suface Plasinon Resonances in GasーEvaporated Ag Small Particles:Effects of Aggregation" Solid State Commun.76. 1067-1070 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Quantum Dots of Ge Embedded in SiO_2 Thin Films.Optical Properties" Proc 20th Int.Cnf.Physics of Semiconductors. 2375-2378 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujii,S.Hayashi and K.Yamamoto: "Raman Scotteing from Quantum Dots of Ge Embedded in SiO_2 Thin Films" Appl.Plys.Lott.57. 2692-2694 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,H.Sanda,M.Agata,K.Yamamoto: "Resonant Raman scattering from ZnTe microcrystals:Evidence for quantum size effects" Phys.Rev.B. 40. 5544-5548 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,M.Fujii,K.Yamamoto: "Quantum Size Effects in Ge Microcrystals Embedded in SiO_2 Thin Films" Jpn.J.Appl.Phys.28. L1464-1466 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 林真至: "超微粒子・マイクロクラスタ-の光物性" 数理科学. 316. 18-20 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,K.Yamamoto: "Raman Scattering from Microcrystals" Phase Transitions. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi,S.Tanimoto,K.Yamamoto: "Analysis of surface oxides of gas-evaporated Si small particles with infrared spectroscopy,high-resolution electron microscopy and X-ray photoemission spectroscopy" J.Appl.Phys.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書

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公開日: 1989-04-01   更新日: 2016-04-21  

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