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2004 年度 実績報告書

機能性元素をドープした半導体ナノ微粒子の作製と単一微粒子分光による量子光物性

研究課題

研究課題/領域番号 14340093
研究機関京都大学

研究代表者

金光 義彦  京都大学, 化学研究所, 教授 (30185954)

研究分担者 井上 英幸  京都大学, 化学研究所, 助手 (30343271)
キーワード半導体ナノ粒子 / 顕微分光 / 不純物発光 / 希土類イオン / 遷移金属イオン / 量子サイズ効果 / 単一粒子分光 / レーザー分光
研究概要

本研究では、半導体ナノ微粒子を機能性イオンドープのための新しいナノ空間母体材料と考え、新しい機能性を有するドープ型ナノ微粒子を作製し、空間分解顕微分光によりその単一粒子の量子光物性を明らかにした。機能性元素ドープ半導体ナノ微粒子の作製は、逆ミセル法、共沈法およびイオン打ち込み法を用いて行った。さらに、低温で光学特性が測定可能なナノ粒子を分散させたSiO_2薄膜をゾルゲル法により作製した。Mnイオンなどの遷移金属イオン、希土類Euイオン、ドナー・アクセプターとなる不純物を添加したII-VI族化合物半導体を中心にそれらの発光特性を詳細に研究した。ガラス中に分散させたナノ粒子の濃度を変化させることにより、集合体および孤立したナノ粒子の発光特性を測定した。単一ナノ粒子においては、浅い不純物準位発光の線幅は狭くナノ粒子サイズに敏感であるが、深い不純物準位発光は非常にブロードであった。単一ナノ粒子発光のスペクトルの線幅は、電子格子相互作用が決めていることがわかった。また、バンドギャップエネルギーの大きな半導体を表面層に用いるコア・シェル型半導体ナノ粒子を作製した。このコア・シャル型構造では、ドープした不純物イオンが表面に析出しないように表面層をコートすることにより、不純物発光の高度増大が観測できた。不純物をドープしたコア・シャル型ナノ粒子においても、近接場光学顕微鏡を用いてひとつひとつの発光特性を明らかにすることができた。また、サイズの揃ったナノ粒子が組織化したナノ微粒子集合体の発光ダイナミクスをフェムト秒レーザー分光法を中心に用いて明らかにし、ナノ微粒子の光学応答やナノ微粒子から機能性元素へのエネルギー移動メカニズムを議論した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Fabrication of ZnO nanocrystals dispersed in glass films for low temperature optical studies2005

    • 著者名/発表者名
      A.Yamamoto
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 96-99

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Development of an apertureless near-filed optical microscope for nanoscale optical imaging at low temperatures2005

    • 著者名/発表者名
      K.Taniguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44

      ページ: 575-577

  • [雑誌論文] Photoluminescence properties of impurity-doped ZnS nanocrystals facricated by sequential ion implantation2005

    • 著者名/発表者名
      A.Ishizumi
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 24-17

  • [雑誌論文] ナノ粒子オプトサイエンスの展開2004

    • 著者名/発表者名
      金光義彦
    • 雑誌名

      応用物理 73

      ページ: 917-923

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] ナノ粒子:期待される新しい機能性材料2004

    • 著者名/発表者名
      金光義彦
    • 雑誌名

      SEAJ Journal 93

      ページ: 16-19

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Enhanced luminescence from electron-hole droplets in silicon nanolayer2004

    • 著者名/発表者名
      S.Nihonyanagi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 85

      ページ: 5721-5723

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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