| 研究課題/領域番号 |
63550238
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
宮里 達郎 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (90029900)
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| 研究分担者 |
古川 昌司 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (30199426)
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| キーワード | シリコン / 水素プラズマ / 反応性高周波スパッタリング / 低温基板 / 超微粒子 / シリコン結晶 / 三次元量子効果 / 閉じ込め効果 / シリコン発光作用 / 光伝導性 / 粒径25 |
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| 研究概要 |
宮里は、シリコン・ターゲットを水素プラズマによる反応性高周波スパッタリング法(水素プラズマによる物質昇華作用)によって、液体窒素温度(-196℃)に冷却した基板上に堆積させると粒径約100【greater than or similar】(10^<-8>m)程度の超微粒子シリコン結晶が出来ること、その粒径やモルフォロジー(結晶状態)は、ターゲットの下の電極中に埋め込んだ磁石の強度や磁界の分布等の影響を強く受けること等を見出して居るが、今回更にその様な条件を適当に変える事によって、粒径のより小さい(粒径25【greater than or similar】程度)超微粒子シリコン結晶(シリコン本来の結晶構造を持ち、内部には水素を含まない)の作製に初めて成功し、それがアモルファス・シリコンや粒径100【greater than or similar】のシリコン微粒子に比べても、非常に大きなエネルギー・ギャップを有すること、それが粒径の自乗に比例すること、可視光の吸収端にエネルギー準位間の匿移によると見られる吸収曲線の振動が現われること等から、自由電子(ホール)の超微粒子シリコン結晶中への閉じ込め効果による、三次元の量子効果であること、青又は緑色のアルゴン・イオン・レーザ光によって、オレンジ色から赤色の発光をしていることを初めて見出した。これは、間接遷移型のバンド構造を持つ半導体であるシリコンは本来発光性を示さないが、超微粒子なったことによって、直接遷移型のバンド構造に変ったと考えられる。更に光電気伝導性を示すこともわかった。この超微粒子シリコン結晶の表面は水素原子によって終端しているので、酸化作用等による劣化が極めて小さく安定であることが分った。更に粒径やモルフォロジー(結晶状態)は、水素ガス圧や高
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