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

飞秒微光热转换光谱评价纳米半导体材料方法研究

基本信息

批准号：
11750702
负责人：
沈青
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

1) Preparation and evaluation of semiconductor microcrystal samples (A) Preparation and evaluation of CdS microcrystals dispersed in glass A glass sample in which 1 wt% of CdS semiconductor raw materials was mixed and melted with a glass raw material of GeO_2 and NaGeO_3, then quenched and reheated to prepare a CdS crystal-dispersed glass sample.发现随着热处理温度和时间的升高，光吸收边缘向低能方向移动，并且反映量子尺寸效应的峰变得晦涩难懂。可以看出，随着热处理温度的升高，光声信号的梯度逐渐变得更陡。这被认为是因为通过增加热处理温度来改善玻璃中CD的细颗粒的粒度分布。由于热处理条件的变化，我们成功制备了平均粒径为2nm-4nm的CDS纳米颗粒的玻璃样品。（b）通过在HF溶液中阳极氧化硅氧化硅制备多孔多孔硅的制造和评估。电流密度为10 mA，HF浓度为47％，室温在黑暗中，化学转换时间为15至60分钟。使用原子力显微镜，电子显微镜，光声光谱，荧光光谱和荧光激发光谱研究了制备样品的结构和光学特性的变化。特别地，获得有关多孔硅热性能的信息是在没有通过传输型光声法从基板剥离的。 2）评估CDS_XSE_ <1-X>微晶样品通过飞秒的微观热疗法转化镜头评估我们测量了CDS_XSE_ <1xse_ <1xse_ <1x>微晶（x = 0.26）样品，具有不同平均粒度（从53 Nm到9.4 nm）的seact andy togrianty consection anky togriants conseption and Seacada实验室，并毕业于锯齿上的粒度。在光激发后检查了无辐射放松的动力学。从ULE信号中观察到了三个弛豫成分（时间常数分别为1P，分别为几个和数百个）。发现增加粒径会增加更快的组件，并且较慢的组件减小。这表明由于粒径变化而导致光激发后的松弛过程有所不同。这些放松过程中的三个组成部分被认为反映了光激发载体的直接重组，以及分别位于细颗粒和玻璃界面的浅层和深层引起的放松。