室温可視発光薄膜の合成とその評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650780
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 田中 勝己 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (30155121)
• キーワード: 螢光 / 薄膜 / レーザーアブレーション / パルスレーザー堆積法 / タングステン酸カドミウム / シリコンクラスター / 光電子分光法

研究概要

(1) 蛍光発光機能のないCdOとWO3の混合粉末をペレットにしたターゲットに266nmのパルスレーザーアブレーションにより、酸素雰囲気中で室温で発光機能をもつCdWO4薄膜を作成できることを見出し、結果が学術誌に掲載された。この結果をもとに以下の実験成果が得られた。
(a) レーザーアブレーションをもちいたCdWO4薄膜の作成条件のうち、レーザースポットサイズ、レーザー強度、酸素圧、ターゲット-基板間距離、基板温度を検討した。アブレーション後に薄膜をアニールすることで結晶性の良い薄膜が得られることを見出した。プルーム中でCdWO4クラスターが合成され、基板上に堆積することが示唆された。結晶性の促進に伴い、室温で十分蛍光発光強度のある薄膜が得られた。
(b) CdWO4単結晶をターゲットにし、レーザーアブレーションによりCdWO4クラスターを表面積の大きなゼオライト上に堆積させ、発光機能を調べた。XRDでは非晶質、EPMAではCd,Wが表面上に分布し、SEMでは粒子がほとんど観測されないことから、クラスターが生成すると考えた。CdWO4には2種類の発光ルートがあること、CdWO4がクラスターになると低波長側の発光が得られることが判明した。
(c) このレーザーを用いた新しい合成法を他の複合酸化物薄膜作成に展開した。CaOとWO3から室温で可視光発光機能性CaWO4薄膜をこの方法により初めて合成できた。以上の成果を発表準備中である。
(2) 超高真空装置内でSiターゲットをレーザーアブレーションし、テフロン基板上に堆積させると酸素原子を含むSiクラスター、Si3-4Oが生成し、この仕事関数がSiより小さいことをXPS,UPSを用いた価電子帯スペクトルから明らかにした。結果を学術誌に投稿し受理された。
(3) SiのレーザーアブレーションをNH3雰囲気中で行い、窒素終端Siの作成プロセスを学術誌に報告した。
(4) レーザーアニールにより室温で安定で、緑色発光する窒素終端Siが得られた。結果を報告準備中である。

研究成果

• [文献書誌] K.Tanaka,K.Ishigoh: "Pulsed 266nm Laser Desorption of Aluninun,Hydrogen,and Water From H-Y Zeolite Studied with Time-of-Flight Mass Spectrometric Analysis" Journal of Phgoical Chemistry. 100. 14074-14080 (1996)
• [文献書誌] K.Tanaka,N.Shirai,I.Sugiyama and R.Nakata: "Pulsed Laser Deposition of CdWO4." Nuclear Instrumental Methods in Phopics Research B. 121. 404-407 (1997)
• [文献書誌] K.Tanaka,N.Shirai and T-M.Chen: "Pulsed Laser Ablation of a Single Crystal Cadmium Tungstate (010) Surface Studied by Time-of-flight Mass Spectrometry." Journal of Applied Physics. 83. 7975-7981 (1998)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Structure-dependent Lined up Cone Formation on Pulsed Laser Ablated CdWO4 Single Crystal:Evidence of Thermal Quenching By Surface Defects for Ablated Particles." Applied Surface Science. 133. 243-250 (1998)
• [文献書誌] K.Tanaka and N.Shirai: "Angle-resolved Analysis of Desorbed Species in Pulsed Laser Ablation on Cadmium Tungstate Single Crystal Surfaces with Different Orientations Studied by Time-of-flight Mass Spectrometry" Applied Surface Science. 135. 163-168 (1998)
• [文献書誌] C-K.Choo,T.Sakamoto,K.Tanaka,R.Nakata and T.Asakawa: "Negatively Charged Subnanometer-sized Silicon Clusters And Their Reversible Migration into AFI Zeolite Pores Studied with X-ray Photoelectron Spectroscopy and Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy" Applied Surface Science. 140. 126-137 (1999)
• [文献書誌] K.Tanaka and D.Sonobe: "Synthesis of CdWO4 Thin Films Showing Photoluminescence at Room Temperature by Pulsed Laser Ablation using Photo luminescenceless CdO/WO3 Mixed Oxide Targets:Effects of Plume Forming Condition and Target-substrate Distance." Applied Surface Science. 140. 138-143 (1999)