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フェムト秒顕微光熱変換分光法によるナノ半導体材料評価法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11750702
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 工業分析化学
研究機関電気通信大学

研究代表者

沈 青  電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50282926)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード半導体微結晶 / ポーラスシリコン / CdS_xSe_<1-x> ドープガラス / 光音響スペクトル / 超高速レンズ効果 / 無輻射緩和 / 量子サイズ効果 / 蛍光スペクトル / CdS_xSe_<1-x>ドープガラス
研究概要

1) 半導体微結晶試料の作製と評価
(A)ガラス中に分散したCdS微結晶の作製と評価 GeO_2とNaGeO_3のガラス原料に、1wt%のCdS半導体原料を混合・融解後、急冷して再熱処理する2段階プロセスによってCdS結晶分散したガラス試料を作製した。熱処理温度と時間の増加に伴い、光吸収端が低エネルギー側にシフトし、量子サイズ効果を反映するピークが不明瞭になることを判明した。光音響信号の立ち上がり勾配は熱処理温度の増加に伴い次第に急峻になっているのがわかる。これは熱処理温度を増加することによりガラス中のCdS微粒子の粒径分布が向上したためだと思われる。熱処理条件の変化によって、平均粒径は2nm-4nmのCdSナノ微粒子分散ガラス試料の作製に成功した。
(B)ポーラスシリコンの作製と評価 HF溶液中においてp型シリコンを陽極化成することによって、ポーラスシリコンを作製した。電流密度は10mAで、HF濃度47%、暗所室温、化成時間は15分から60分まで行った。原子間力顕微鏡、電子顕微鏡、光音響分光法、蛍光スペクトルと蛍光励起スペクトル測定などを利用し、作製した試料の構造と光物性の変化について検討した。特に、透過型光音響法によって、ポーラスシリコンを基板から剥離させずにその熱物性に関する情報が得られた。
2)フェムト秒顕微光熱変換分光法によるCdS_xSe_<1-x>微結晶試料の評価
東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻・澤田研(共同研究)の超高速レンズ効果(ULE)測定法で異なる平均粒径(53nmから9.4nmまで)のCdS_xSe_<1-x>微結晶(x=0.26)試料を測定し、光励起後の無輻射緩和のダイナミクスについて検討した。ULE信号から、三つの緩和成分(時定数はそれぞれ約1ps、数10psと数100ps以上である)を観測できた。粒径の増加によって、速い成分は増加し、遅い成分は減少することを見出した。これは微粒子サイズ変化による光励起後の緩和過程プロセスの違いを示唆している。これらの緩和過程における3成分はそれぞれ光励起キャリアーの直接再結合、微粒子とガラス界面に局在する浅い準位と深い準位による緩和を反映すると思われる。

報告書

(2件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] 豊田太郎: "Photoacoustic and photoluminescence studies of porous silicon etched by low-concentration hydrofluoric acid"Journal of Applied Physics. 88巻11号. 6444-6450 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 沈青: "Ultrafast Dynamics of CdS_xSe_<1-x> Nanourystals Doped in Glasses Studied by Ultrafast Lensing Effect"Analytical Sciences. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 沈青: "Characterization of Thermal and Electronic Properties of Porous Silicon Using Photoacoustic Technique"Analytical Sciences. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 豊田太郎: "Effect of Size Confinement on Phtonconstic Spectra and Photothermal Response of CdS_xSe_<1-x> Nanoorgstals in Glass Matrix"Analytical Sciences. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 沈青: "光音響法によるポーラスシリコンの熱物性評価"第21回日本熱物性シンポジウム講演文集. 157-159 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋 徹治: "ポーラスSiの光音響スペクトルと発光特性"電子情報通信学会技術研究報告[超音波]. 99巻32号. 7-12 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 沈 青: "Photoacoustic studies of annealed cdS_xSe_<1-x> (x=0.26) nanocrystals in a glass matrix"Japanese Journal of Applied Physics. 38巻. 3163-3167 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 沈 青: "cdsse系ドープガラスの光音響スペクトル(アニール温度依存性)"第20回日本熱物性シンポジウム講演論文集. 98-101 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 沈 青: "Photoluminescence and photoacoustic investigation of the photodarkening effect in cdS_xSe_<1-x> nanocrystal-doped glasses"Journal of Luminescence. 87-89巻. 444-446 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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