研究課題
基盤研究(C)
本研究では(1)「ZnOナノ粒子形成過程の解明」、(2)「ZnOナノ粒子の高密度励起効果」、(3)「ZnOナノ粒子の粒径制御の試み」の3つの項目を掲げている。18年度は(1)を中心に、19年度は(2)および(3)を中心に実施した。(1)「ZnOナノ粒子形成過程の解明」では、シリカ試料に60keVのZnイオンを注入し、Znナノ粒子を形成した後で酸素ガス中で熱処理を行い、Znナノ粒子からZnOナノ粒子への変遷を可視紫外光吸収分光、低角度入射X線回折、断面TEM観察、ラザフォード後方散乱法で追跡した。その結果、熱処理前はシリカ内部にあったZnが表面まで移動し、表面近傍でZnOナノ粒子を形成することを確認した。(2)「ZnOナノ粒子の高密度励起効果」では、当初予定していた液体試料用の窒素レーザー励起蛍光時間分解測定装置では充分な感度がないことが判明し、急遽YAGレーザーとICCD検出器を入手し、光学系を作製し、室温での高密度励起測定を可能とした。飽和した発光強度依存性が観測された。(3)「ZnOナノ粒子の粒径制御の試み」では、イオン注入量を変化させることによりナノ粒子の平均粒径が制御できないか試みた。熱処理前のZnナノ粒子に関しては注入量による粒径制御はある程度可能であるが、注入量1.0x10^<17> ions/cm^2以上では飽和が起こる。一方、0.20x10^<17> ions/cm^2以下では確認が困難であり、実用的な制御範囲は狭い。熱酸化後のZnOナノ粒子においては、低注入量ではZn_2SiO_4相が選択的に形成され、ZnOナノ粒子の形成が阻害されることが観測された。
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