分子シンクロを用いた半導体ナノ結晶ネットワーク形成による物性制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13022273
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 梅津 郁朗 甲南大学, 理工学部, 助教授 (30203582)
• 研究分担者: 稲田 貢 甲南大学, ハイテク・リサーチ・センター, 博士研究員 (00330407) ; 杉村 陽 甲南大学, 理工学部, 教授 (30278791)
• キーワード: ナノ材料 / 量子ドット / 半導体 / 光物性 / 表面・昇面

研究概要

本研究ではひげ状のポリマー(Poly(ethyleneglycol)-b-poly(2-N, N-dimethylaminoerthylmethacrylate), PEG/PANA)をもつCdSナノ結晶を試料として用いその工学的特性に関する研究を行った。超純水亦はメタノール溶液中のPEG/PAMAに化学量論的なNa2SとCdCl2を同時滴下し攪拌を行ってひげ状のポリマーをもつCdSナノ結晶の作製を行った。試料は溶液状態と石英基盤上にキャスト乾燥した2種類の試料を用意した。これは溶液状態とキャストした状態でのナノ結晶間の距離の変化が引き起こすドット間相互作用の変化を光学的特性を通して測定するためである。
この2種類の試料に対して光吸収とフォトルミネッセンス(PL)の測定を行った。光吸収では顕著な差は見られなかったがフォトルミネッセンスには特徴的な大きな違いが見られた。試料の状態によって再結合過程が異なるのはドット間距離が変化しドット間の相互作用が起こったためか表面の効果であるかいずれかであろう。再結合過程の能動的な変化はこの物質が環境に敏感な能動素子として適用可能であることを示す。今後はDNA、タンパク等を用いてドット間の結合を促し環境に敏感な光学的デバイスとしての適応性の検討を行う。
一方、ブラシ状ポリマー鎖を持たない結合系ナノ結晶半導体に関してSiナノ結晶の発光過程の研究を行ったシリコン表面を水素で修飾することによって高い発光効率を持つシリコンナノ結晶を得ることに成功した。現在ナノ結晶シリコンのドット間のシンクロ状態を観測するためにシリコン窒化膜の中にナノ結晶を埋め込む方法と表面プフズマ処理によってシリコンナノ結晶表面を窒化する方法を試み表面酸化による発光が抑えられることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] I.Umezu, K.Yoshida, M.Inada, A.Sugimura: "Photoluminescence from Nanoscale Si in a-SiOx matrix"Mat.Res.Soc Symp.Proc.. 638. F5.19.1-F5.19.6 (2001)
• [文献書誌] M.Inada, K.Ohnishi, I.Umezu, P.0.Vaccaro, A.Sugimura: "Many body effect in photo-conductivity in InAs/GaAs self assembled quantum dots"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 642. J3.3.2-J3.3.6 (2001)
• [文献書誌] A.Sugimura, K.Ohnishi, I.Tadamasa, I.Umezu: "Effects of inter-dot electronic coupling on laser gain in InAs/GaAs quantum dot ensemble"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,. 642. J5.5.1-J5.5.6 (2001)
• [文献書誌] A.Sugimura 他6名: "Effects of annealing on luminescence properties of Si nanocrystallites prepared by pulsed laser ablation in inert gas"Materials Science & Engineering C. 15/1-2. 129-131 (2001)
• [文献書誌] I.Umezu, K.Kohno, T.Yamaguchi, A.Sugimura, M.Inada: "Deposition of silicon nitride films by pulsed laser ablation of Si target in nitrogen gas"J.Vac.Sci. and technol.A. 20. 30-32 (2002)
• [文献書誌] I.Umezu, M.Inada, A.Sugimura, 他4名: "Photoluminescence Properties of Amorphous Silicon-based Oxygen and Hydrogen Alloys"J.Appl.Phys.. 91. 2009-2014 (2002)