半導体マイクロ・クラスタ-を添加した有機薄膜の光学的性質

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460273
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 新井 敏弘 筑波大学, 物理工学系, 教授 (10015745)
• 研究分担者: 森 龍男 茨城工業高等専門学校, 助教授 (30210123) ; 小川 力 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (80015750) ; 大成 誠之助 筑波大学, 物理工学系, 教授 (70015824)
• キーワード: CdSマイクロ・クラスタ- / ガス中蒸発重合 / CdSeマイクロクラスタ- / ポリマ-・マトリックス / ガス中蒸発

研究概要

ポリイミド・モノマ-とCdS又はCdSeを希ガス中で同時蒸発させることにより、ポリイミド・ポリマ-を形成しながら、その重合体中にCdS又はCdSeマイクロクラスタ-を埋込む方法の開発を行なった。クラスタ-の生成量、サイズ及びサイズ分布と蒸発条件との相関の詳細を見るため、モノマ-とCdSやCdSeを交互に蒸着し、ポリマ-でクラスタ-をサンドイッチした形の試料を製作し、電子顕微鏡により観察を行なった結果、挿入希ガスの比熱が小さい程、又圧力が低い程、蒸発源と収集基板との距離が大きい程、クラスタ-の粒径が小さくなることが分り、粒径と蒸発条件との相関関係を、ほぼ定量的に求めることができた。又その関係から、交互蒸発の時には、ガス圧が低い時には原子の飛行中のクラスタ-成長よりも、基板上でのクラスタ-成長(粒径の増大)の方が著しい事も分った。但しこの効果は、同時蒸発の時にはかなり抑制されるようである。更に試料の熱処理の結果、この方法で製作したクラスタ-は、ガラス中に分散させた場合と異なり、熱処理によって粒径が増大しない。但し有機体なのであまり高温に出来ないので、この膜中には独立したCdやSイオンが存在しないためサイズが増大しないのか、温度が低いためイオンの拡散が充分おこらないことによるのか、原因は断定できない。
製作せる試料についての、光吸収、光音響効果、ホトルミネッセンスの測定結果は、ガラス中にクラスタ-を分散させた場合の測定結果と同じで、励起子及び欠陥電子準位のサイズ量子効果で説明できた。ただ、まだ定量的には言えないが、粒径の小さい所では、ガラス中のそれと較べて量子効果が小さいようで、溶媒の誘電率の差によるものと思われる。
以上最初の目的であった製作条件はほぼ確定されたが、物理的性質特に光反応の動的性質の解明は充分であるとは言えず、今後も研究が必要である。

研究成果

• [文献書誌] T.Inokuma,M.Ishikawa,A.Tanaka and T.Arai: "Timeーresolved spectra of edge emission of CdSe mesoscopic clusters in GeO_2 glass matrix" Materials Research Society Symposium Proceedings. 164. 99-104 (1990)
• [文献書誌] T.Inokuma,T.Arai and M.Ishikawa: "Size effects on the temporal dynamics of edge emission in CdSe microcrystals embedded in a germanate glass matrix" Physical Review B. 42. 11093-11098 (1990)
• [文献書誌] T.Arai,H.Fujunura,I.Umezu,T.Ogawa and A.Fujii: "Effect of size confinement on the electronic states of CdSe cluster in a germanium oxide matrix" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 484-489 (1989)
• [文献書誌] I.Umezu,T.Ogawa and T.Arai: "Temperature dependence of photoacoustic and photoluminescence signals for CdSxSe_<1-x> microcrystals" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 477-483 (1989)
• [文献書誌] D.Y.Kim,S.Onari and T.Arai: "Diffusion of metal ions and stimulated currents into aーAs_2Se_3 Thin films" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 965-971 (1989)
• [文献書誌] Y.Kawazu,H.Kudo,S.Onari and T.Arai: "Lowーtemperature crystallization of hydrogenated amorphous silicon induced by nickel silicide formation" Japanese Journal of Applied Physics. 29. 2698-2704 (1990)
• [文献書誌] 新井 敏弘: "クラスタ-中のエキシトン" 日本物理学会誌Vol.44,No.4, (1989)
• [文献書誌] 大成 誠之助,新井 敏弘: "カルコゲナイド系非晶質半導体における圧力効果" 固体物理24, (1989)