光ガラス細工の発現メカニズムの解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 啓司 北海道大学, 教授 (20002313)
• 研究分担者: 細野 秀雄 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (30157028) ; 後藤 民浩 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10311523) ; 山口 雅史 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80239912)
• キーワード: 光ガラス細工 / 光誘起現象 / カルコゲナイドガラス / 微細加工 / アモルファス半導体 / 光伝導 / イオン伝導

研究概要

本年度の成果は,二種類のカルコゲナイド系ガラスに関するものである.一つはGeS_2などの単純な共有結合性ガラスに関するもの,もう一つは銀を含むイオン伝導性ガラスに関するものである.
前者については,光伝導特性の測定結果などからバンド端特性を考察し,バンド端状態の光励起で何が生じるのかを研究した.その結果,バンド端状態の光励起でも,室温で励起が強い場合には,自由キャリヤーが作られることがわかった.このような光伝導機構は,アモルファス半導体のようなエネルギー幅の広いバンド端を有する物質に特有なものであり,結晶半導体などでは生じないと考えられる.こうして生じた自由キャリヤーが,光ガラス細工を誘発していると考えられる.
後者については,偏光照射による表面変形を発見し,その機構を調べた.たとえば,Ag-As-sアモルファス薄膜にHe-Neレーザーからの直線偏光を照射すると,微小な猫ひげ状のパターンが現れる.このパターンは熱処理で消える.このような特異なパターンができる原因は,「He-Neレーザー光が薄膜中を伝播する導波光に変換され,その導波光の干渉縞の強度に応答して銀イオンが移動することによる」として理解できた.

研究成果

• [文献書誌] K. Tanaka: "Spectral dependence of photoexpansion in As_2S_3 glass"Philosophical Magazine Letters. 79.1. 25-33 (1999)
• [文献書誌] H. Harada: "Photoluminescence from Pr^<3+>-doped chalcogenide glases excited by bandgap light"J. Non-Crysts. Solids. 246. 189-196 (1999)
• [文献書誌] K. Tanaka: "Ionic conduction in glasses"Phys. Stat. Sol. (a). 173. 317-322 (1999)
• [文献書誌] K. Tanaka: "Band-tail characteristics in amorphous semiconductors studied by the constant-photocurrent methed"Jpn. J. Appl. Phys.. 38(7A). 3986-3992 (1999)