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レーザーアブレーション法を用いて、ポリシラン薄膜の作製を行い、高効率PL (Photoluminescence)発光の条件を見つけた。また、アブレーション膜からのEL (Elctroluminescence)発光に成功した。
高い蛍光量子収率をもつが、溶媒不溶のpoly (dimethylsilane) (PDPS)をサンプルとして用い、エキシマーレーザー(KrF:248nm)によりアブレーションを行い以下の結果を得た。
(1)AFM観察により、アブレーション膜の表面粗さは約10nmで、403Kでアニールすることにより、2nmに減少した。
(2)FT-IR測定により、Si-HおよびSi-C-Si結合の生成が見られた。レーザーのエネルギーにより、Si主鎖が断片化し、末端のシリルラジカルが反応により安定化した結果である。
(3)PL発光は365nmにピークをもつスペクトルを示し、可視部発光は見られなかった。
(4)膜厚の増加とともに発光強度が減少した。これは、励起光により生成するエキシトンをトラップし、エネルギーを非発光緩和すると考えられる非発光点が、連続アブレーションにより増加したためであると考えられる。非発光点として、分岐点や構造欠陥などが考えられる。
(5)雰囲気ガスとして、O_2を用いたとき、PL発光強度が飛躍的に増加した。のとき、2桁の増加が見られた。これは、O_2がシリルラジカルを捕捉することにより、前項で述べた分岐点等の非発光点等の生成を抑制するためであると考えられる。また、酸素雰囲気下で作製したアブレーション膜の一部は、溶媒可溶であることを見出した。そこで、可溶化PDPSを大量に合成する試みを行い、次項の結果を得た。
(6)高圧(100気圧)酸素下で、PDPSをγ線照射することにより、溶媒可溶PDPSを得た。
(7)高いPL発光効率をもつPDPS膜作製の最適条件は、フルエンス:50mJ、照射回数:2000shots、パルス周波数:100Hz、O_2圧:0.4torrであった。
(8)前項の最適条件で作製したPDPS膜を用いて、EL素子を作製したところ、EL発光を観測した。
レーザーアブレーション法によるPDPS膜のEL発光に成功したが、まだまだ発光は微弱であり、更なる条件の最適化により、高効率発光を達成するのが今後の課題である。
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