| 研究課題名 | フェムト秒顕微光熱変換分光法によるナノ半導体材料評価法の研究 |
| レコードタイプ | 研究実績報告 |
| 報告年度 | 2000 |
| 研究期間 | 1999-2000 |
| 研究課題番号 | 11750702 |
| 研究代表者 | 沈 青 (シン セイ) 電気通信大学・電気通信学部・助手 |
| 研究代表者番号 | 50282926 |
| 研究機関 | 電気通信大学 研究機関番号：12612 |
| 研究種目 | 奨励研究(A) 研究種目コード：210 |
| 研究分野[2] | 工業分析化学 研究分野コード：465 |
| キーワード | 半導体微結晶 / ポーラスシリコン / CdS_xSe_<1-x> ドープガラス / 光音響スペクトル / 超高速レンズ効果 / 無輻射緩和 / 量子サイズ効果 / 蛍光スペクトル |
| 研究概要 | 1) 半導体微結晶試料の作製と評価 (A)ガラス中に分散したCdS微結晶の作製と評価 GeO_2とNaGeO_3のガラス原料に、1wt%のCdS半導体原料を混合・融解後、急冷して再熱処理する2段階プロセスによってCdS結晶分散したガラス試料を作製した。熱処理温度と時間の増加に伴い、光吸収端が低エネルギー側にシフトし、量子サイズ効果を反映するピークが不明瞭になることを判明した。光音響信号の立ち上がり勾配は熱処理温度の増加に伴い次第に急峻になっているのがわかる。これは熱処理温度を増加することによりガラス中のCdS微粒子の粒径分布が向上したためだと思われる。熱処理条件の変化によって、平均粒径は2nm-4nmのCdSナノ微粒子分散ガラス試料の作製に成功した。 (B)ポーラスシリコンの作製と評価 HF溶液中においてp型シリコンを陽極化成することによって、ポーラスシリコンを作製した。電流密度は10mAで、HF濃度47%、暗所室温、化成時間は15分から60分まで行った。原子間力顕微鏡、電子顕微鏡、光音響分光法、蛍光スペクトルと蛍光励起スペクトル測定などを利用し、作製した試料の構造と光物性の変化について検討した。特に、透過型光音響法によって、ポーラスシリコンを基板から剥離させずにその熱物性に関する情報が得られた。 2)フェムト秒顕微光熱変換分光法によるCdS_xSe_<1-x>微結晶試料の評価 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻・澤田研(共同研究)の超高速レンズ効果(ULE)測定法で異なる平均粒径(53nmから9.4nmまで)のCdS_xSe_<1-x>微結晶(x=0.26)試料を測定し、光励起後の無輻射緩和のダイナミクスについて検討した。ULE信号から、三つの緩和成分(時定数はそれぞれ約1ps、数10psと数100ps以上である)を観測できた。粒径の増加によって、速い成分は増加し、遅い成分は減少することを見出した。これは微粒子サイズ変化による光励起後の緩和過程プロセスの違いを示唆している。これらの緩和過程における3成分はそれぞれ光励起キャリアーの直接再結合、微粒子とガラス界面に局在する浅い準位と深い準位による緩和を反映すると思われる。 |
| 発表文献 | 豊田太郎：
"Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｔｃｈｅｄ ｂｙ ｌｏｗ−ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ"
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ８８巻１１号.
6444-6450
(2000)
沈青： "Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ＣｄＳ┣Ｄ２ｘ┫Ｄ２Ｓｅ┣Ｄ２１−ｘ┫Ｄ２ Ｎａｎｏｕｒｙｓｔａｌｓ Ｄｏｐｅｄ ｉｎ Ｇｌａｓｓｅｓ Ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｌｅｎｓｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ" Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （発表予定）. (2001) 沈青： "Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ" Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （発表予定）. (2001) 豊田太郎： "Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｉｚｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｐｈｔｏｎｃｏｎｓｔｉｃ Ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ＣｄＳ┣Ｄ２ｘ┫Ｄ２Ｓｅ┣Ｄ２１−ｘ┫Ｄ２ Ｎａｎｏｏｒｇｓｔａｌｓ ｉｎ Ｇｌａｓｓ Ｍａｔｒｉｘ" Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （発表予定）. (2001) 沈青： "光音響法によるポーラスシリコンの熱物性評価" 第２１回日本熱物性シンポジウム講演文集. 157-159 (2000) |