| 研究概要 |
ポーラス・シリコンおよびアモルファス・シリコンとアモルファス窒素化シリコンの多層膜からの発光について研究いたしました。以下にそれぞれについて本年度の研究実績について報告します。
(1) ポーラス・シリコン
ポーラス・シリコンからの可視発光は、ポーラス・シリコン中のシリコン・ナノ微粒子からの発光と理解されている。しかし、この発光は、電子の量子閉じ込めによって拡大したバンドギャップをもったシリコン・ナノ微粒子のバンド間の光遷移によるものと言われているが、その確証は得られていない。我々は発光スぺクトルのピーク・エネルギーと励起エネルギーとの関係を詳細に調べた。その結果、シリコン・ナノ微粒子のバンドギャップEgとピーク・エネルギーEpとの間には、Ep=0.65Eg+0.44(eV)の関係があること発見した。この式はトラップした正孔と伝導帯にある電子との再結合よるとして理解できることが分かった。
(2) アモルファス・シリコンとアモルファス窒素化シリコンの多層膜
アモルファス・シリコンからの発光が発見されて、すでに20年になるが、発光過程について不明な点が多い。我々はこの多層膜の厚さ400,50,25,13そして5Aのアモルファス・シリコン井戸層からの発光の励起光エネルギー依存性を詳細に調べた。その結果、発光中心が直接励起される低エネルギー光励起において、得られる発光スペクトルのピーク・エネルギーEpと励起エネルギーEexcとの間には、Ep=Eexc-0.4(eV)の関係があることを発見した。この関係式から得られる0.4eVの励起エネルギーとピーク・エネルギーの差はストークスシフトとして理解されることが分かった。
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