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

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13022273
• 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: 杉村 陽 甲南大学, 理工学部, 教授 (30278791) ; 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)
• キーワード: Cds / ナノ結晶 / 量子効果 / 生体高分子 / バイオセンサー / エネルギー移動

研究概要

本研究ではひげ状のポリマー(PEG/PAMA)をもつCdSナノ結晶を作成しナノ結晶間のシンクロ作用の検討を行った。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。この試料の特徴は溶液状態とキャスト乾燥状態の再結合過程の変化である。発光は2.3eVと2.5eVの二つの成分から成り立っており、乾燥によって高エネルギー側に変化する。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が考えられる。この両者を区別するためにコロイド試料の溶液を乾燥させPLの変化を時間とともに測定した。溶液が乾燥した時点でも急激な変化は見せず発光ピークは2.3eVから2.5eVに徐々に変化していった。これはPLの変化は溶媒の影響ではなくドット間の距離の影響であるためと考えられる。このような再結合過程の能動的な変化は分子間のシンクロナイゼーションを意味し、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。この特徴を利用し、ひげ状のポリマーにタンパクを結合させ、エネルギー移動の観測を行った。その結果、この試料はエネルギー移動を利用した生体センサーとして十分実用になるとの結論を得た。
一方、我々はシリコンの発光機構と表面状態の研究を行っている。最近我々はシリコンナノ結晶をコロイド化する技術を開発した。コロイド化によって光吸収に顕著な差がみられたことからナノ結晶集合体ではシンクロ現象が光吸収に影響していると考えられる。またコロイド化の成功によってシリコンナノ結晶の生体ラベルヘの応用の道を開いた。

研究成果

• [文献書誌] I.Umezu, K.Mandai, R.Koizumi, M.Inada, A.Sugimura, Y.Sunaga, T.Ishiim Y.Nagasaki: "Optical Properties of CdS Nanocrystal Covered by Polymer Chains on the Surface"MicroElectronic Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] I.Umezu, K.Mandail, R.Koizumi, M.Inada, A.Sugimura, Y.Sunaga, T.Ishli, Y.Nagasa: "Optical properties of CdS quantum dot covered by novel polymer chains"Proceedings of the 26 th International Conference on Physics of Semiconductors.
• [文献書誌] I.Umezu, M.Inada, H.Nakagawa, K.Matsumoto, A.Sugimura: "Correlation between structure and nonradiative recombination process in silicon nanocrystallites"Proceedings of The 26 th International Conference on Physics of Semiconductors.
• [文献書誌] M.Inada, S.Sato, I.Umezu, P.O.Vaccaro, S.Yamada, A.Sugimura: "Observation of inter-dot electron transport via spin-split states in InAs quantum dots"Proceedings of The 26 th International Conference on Physics of Semiconductors.
• [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.. A20. 30-32
• [文献書誌] I.Umezu, T.Yamaguchi, K.Kohno, M.Inada, A.Sugimura: "Preparation of SiNx film by pulsed laser ablation in nitrogen gas ambient"Appl. Surf. Sci.. 197-198C. 314-316