Si 超微粒子の光学的性質とその発光デバイスへの応用

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452172
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 森崎 弘 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00029167)
• 研究分担者: 小野 洋 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (00134867)
• キーワード: ガス中蒸発法 / クラスタビーム法 / Siナノ構造 / Ge超微粒子 / 光酸化 / テトラゴナル構造 / ポーラスSi

研究概要

1)酸素雰囲気中でガス中蒸発法で形成されたSiナノ構造からの青色発光について、昨年度に引き続き研究を行い、SiO_X中の酸素欠陥に基づく発光センターが関与していることを明らかにした。
2)ガス中蒸発法で形成されたGe超微粒子が紫外線照射によって急速に光酸化する現象を見い出した。また光酸化後、強い青色発光を示すことも明らかになった。
3)今年度新たに、クラスタビーム法で半導体微粒子を形成する実験的研究を始めた。この方式では、ビームを高真空中に引き出すので、ガス中蒸発法に比べて微粒子表面の汚染を軽減することができる。予備的実験によって、この方式で形成されたGe膜がダイヤモンド構造ではなく、高圧相であるテトラゴナル構造となっていることを見い出している。
4)ポーラスSiがフッ酸中で緑色発光をすることが見い出された。この発光の波長は光照射と光遮断によってブルーシフト、レッドシフトを周期的に繰り返す。ブルーシフトが粒子サイズのエッチングによる減少によって説明されるとすると、レッドシフトは、より大きな粒子がフッ酸中で発光し始める機構を考えなければならない。
5)SiドープSiO_2ガラスをスパッタ法で形成しそのフォトルミネッセンスを測定した。近赤外にピークを持つ赤色発光を示し、その発光強度の温度依存性から、ガラス中に分散されたSi超微粒子の周囲に存在するSiO_X中で光励起されたキャリアが再結合していることが明らかになった。
6)本年度は本研究の最終年度であるので、これまでの成果をまとめて報告書を作成した。

研究成果

• [文献書誌] S,Nozaki: "Visible light emission from the silicon-doped SiO_2 thin film deposited by sputtering" Jpn,J,Appl.Phys, (Suppl, 34-1). 34. 122-124 (1995)
• [文献書誌] T,Ichinohe: "Cyclic shifts in the photo Luminescence spectra of the porous Si in HF" Appl. Phys. Lett.65(発表予定). (1995)
• [文献書誌] S,Nozaki: "Blue-light emission from silicon ultrafine particles" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.351. 399-404 (1994)
• [文献書誌] 佐藤井一: "酸素含有シリコンナノ構造からの高強度青色発光と発光機構" 電気学会電子材料研究会. EFM-94-21. 53-60 (1994)
• [文献書誌] S,Nozaki: "Blue -light emission from germanium ultrafine particles by the gas evaporation technique" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.(印刷中). (1994)