2019 Fiscal Year Annual Research Report
Optical properties of Si nanocrystals fabricated by ion and laser beams
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16K05013
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| Research Institution | Aichi University of Education |
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Principal Investigator |
岩山 勉 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (70223435)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シリコンナノ結晶 / イオン注入 / レーザーアブレーション / 可視発光 / 光機能性デバイス / 急速加熱 / エキシマ光照射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコンは電子デバイスとしては広く利用されており、極めて有用な材料であるが、発光デバイスとしては殆ど利用されていない。本研究はこの様なシリコンをナノ結晶化することで、モノリシック化された機能性デバイスとして応用することを、イオン・レーザービーム融合したプロセスにより達成しようとするものである。具体的には、イオン注入により過飽和固溶体を形成し、急速加熱、エキシマUV・レーザー光照射などを組み合わせた手法で、プロセスの低温化と発光強度増強の可能性を探ることを主な目的としている。
二酸化シリコンにシリコンをイオン注入し、高温熱処理することで、シリコンナノ結晶が形成され、それとともに可視発光（おもに赤色）が観測される。発光効率(強度)の向上、発光波長の可変性、プロセスの低温化は実用的なデバイスを開発する上で重要な問題となる。私たちの提案している発光モデルでは、発光波長、強度はシリコン結晶のサイズそのものだけに依存しているわけではなく、その局所構造、並びにナノ結晶間の距離（相互作用）などが影響を及ぼしていると考えている。すなわち、発光強度はナノシリコン結晶の数に比例し、その数密度の変化に伴い発光波長も増強できることが期待される。
今年度の研究では、イオン注入法により作製した試料における、短波長のエキシマ光の照射や急速加熱の発光に及ぼす影響だけではなく、類似の可視発光が観測される、レーザーアブレーション法により作製した試料におけるアブレーション時の諸条件（ガス圧、レーザー強度、基板温度等）の発光への影響を詳細に調べた。これらの結果を比較検討し、シリコンナノ結晶の形成プロセスと発光の相関を明らかにした。さらに、国際会議での招待講演を依頼され、本研究の成果を中心として講演を行った。
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Research Products
(2 results)
