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2006 年度 実績報告書

ナノ構造誘起物性の制御と新機能シリコンデバイス

研究課題

研究課題/領域番号 18063007
研究機関東京農工大学

研究代表者

越田 信義  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (50143631)

研究分担者 白樫 淳一  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助教授 (00315657)
BERNARD Gelloz  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助手 (40343157)
キーワードナノ構造 / シリコン / 量子サイズ効果 / 発光 / 光集積 / 弾道電子効果 / 熱音響効果 / 表面終端
研究概要

「量子サイズにまで微細化したシリコンの光・電子・音響機能の制御と解析」に重点をおき、発光、弾道電子放出、超音波放出の各特性について、基礎物性の解析を通じて特性を向上させる検討を行った。研究項目と主な成果を以下に示す。
(1)発光特性:ナノ構造シリコンに導入した高圧水蒸気アニール(HWA)により、高品質の表面酸化が進行し、低温プロセスにもかかわらず、非発光再結合欠陥の少ない表面終端が形成される。その結果、PL効率を著しく向上できた。また、HWA後に残存するnc-Si表面のダングリングボンドを表面修飾法によりSi-C共有結合で終端することで、PL効率はさらに向上することがFTIR解析などから確認された。技術的に重要なEL素子においても,HWA処理は動作の長期安定性の向上にきわめて有効であることがわかった。
(2)弾道電子エミッタ:低真空だけでなく空気中での動作を新たに確認し、本素子が負イオン源として機能することを示した。そのさい、急速熱酸化、HWA、表面修飾の併用によって動作寿命がのびる、一定時間の休止により特性が回復する、などがわかった。また、この動作モードは空気中での潜像形成などに応用できることを実験的に裏付けた。
(3)音響機能:量子化シリコンに特有の熱誘起音波発生効果について、音圧出力効率、周波数特性などの面からその特質を実験的に明らかにした。これを生かして、高機能超音波スピーカー,高信頼性3次元空中センサ,非接触アクチュエータなどへの有用性に加え、新たに動物音声再生として応用可能であることを示した。具体的な適用例として、マウスが発する超音波音声を本素子で擬似発生することを試み、音圧・周波数の時間依存性とスペクトログラムマッピングにおいて高い類似度で再生が可能であることを実証した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Pronounced Photonic Effects of High-Pressure Water Vapor Annealing on Nanocrystalline Porous Silicon2007

    • 著者名/発表者名
      B.Gelloz, T.Shibata, R.Mentek, N.Koshida
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 958

      ページ: L08.02-07

  • [雑誌論文] Synthesis and Optical Properties of Silicon Oxide Nanowires2007

    • 著者名/発表者名
      B.Gelloz, Y.Coffinier, B.Salhi, N.Koshida, G.Patriarche, R.Boukherroub
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 958

      ページ: L05.10-15

  • [雑誌論文] 1インチ256×192画素アクティブ駆動型HEED冷陰極HARP撮像板2007

    • 著者名/発表者名
      難波正和 他16名
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌 61

      ページ: 387-392

  • [雑誌論文] New design principle and Fabrication Process of Silicon 3-dimensional Photonic Crystal Structures2007

    • 著者名/発表者名
      D.Hippo, K.Urakawa, Y.Kawata, Y.Tsuchiya, H.Mizuta, N.Koshida, S.Oda
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46

      ページ: 633-637

  • [雑誌論文] Tunable output directivity of thermally induced ultrasonic generator based on nanocrystalline porous silicon.2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Watabe, Y.Honda, N.Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45

      ページ: 7240-7242

  • [雑誌論文] The characteristics of thermally induced ultrasonic emission from nanocrystalline porous silicon device under impulse operation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Watabe, Y.Honda, N.Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45

      ページ: 3645-3647

  • [雑誌論文] Wafer-compatible fabrication and characteristics of nanocrystalline silicon thermally induced ultrasound emitters2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kihara, T.Harada, N.Koshida
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A : Physical 125

      ページ: 422-428

  • [雑誌論文] Highly enhanced photoluminescence of as-anodized and electrochemically oxidized nanocrystalline p-type porous silicon treated by high-pressure water vapor annealing2006

    • 著者名/発表者名
      B.Gelloz, N.Koshida
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 508

      ページ: 406-409

  • [雑誌論文] Fabrication of active-matrix high-efficiency electron emission device and its application to high-sensitivity image sensing2006

    • 著者名/発表者名
      N.Negishi, R.Tanaka, T.Nakada, K.Sakemura, Y.Okuda, H.Satoh, A.Watanabe, T.Yoshikawa, K.Ogasawara, M.Nanba, S.Okazaki, K.Tanioka, N.Egami, N.Koshida
    • 雑誌名

      J. Vac. Sci. Technol. B 24

      ページ: 1021-1025

  • [雑誌論文] Stable electroluminescence of nanocrystalline silicon device activated by high pressure water vapor annealing2006

    • 著者名/発表者名
      B.Gelloz, T.Shibata, N.Koshida
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 89

      ページ: 191103-191105

  • [雑誌論文] Acoustic emission characteristics of nanocrystalline porous silicon device driven as an ultrasonic speaker2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tsubaki, T.Komoda, N.Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45

      ページ: 3642-3644

  • [雑誌論文] Highly Enhanced Efficiency and Stability of Photo- and Electro-Luminescence of Nano-Crystalline Porous Silicon by High-Pressure Water Vapor Annealing2006

    • 著者名/発表者名
      B.Gelloz, N.Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45

      ページ: 3462-3465

  • [図書] エコマテリアルハンドブック(III部 第2章 ナノ構造制御材料を担当)2006

    • 著者名/発表者名
      越田信義(分担執筆)
    • 総ページ数
      816
    • 出版者
      丸善
  • [図書] 電子物性・材料の事典(4.4.2ディスプレイデバイスを担当)2006

    • 著者名/発表者名
      越田信義(分担執筆)
    • 総ページ数
      696
    • 出版者
      朝倉書店
  • [産業財産権] 電子源電極およびそれを用いた装置2006

    • 発明者名
      越田信義, 太田敢行
    • 権利者名
      東京農工大学
    • 産業財産権番号
      特願2006-281866
    • 出願年月日
      2006-10-16

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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