マイクロイオンビームによる非晶質シリカにおける3次元フォトニクス構造の形成と評価

使用微离子束在无定形二氧化硅中形成和评估三维光子结构

• 批准号: 12750278
• 负责人: 西川 宏之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750278/
• 关键词: 非晶質シリカ; マイクロイオンビーム; フォトニクス; 3次元微細構造; 顕微分光; フォトルミネッセンス分光; ラマン分光

初年度は、下記の3点に重点を置き研究を遂行した。(1)DUV-VIS励起顕微PL・ラマン3次元分光法(現有備品)による3次元微細構造のミクロ評価:誘起構造の電子状態および振動状態の高分解能(〜1μm)3次元同時マッピングによる解析。(2)機器分析(ESR、UV-VUV吸収測定)による物性評価(3)TRIMによる注入イオンのエネルギー損失シミュレーションと誘起構造分布の相互相関調査。上記の実験を遂行すべく、バルクシリカガラスに短冊状のH^+マイクロビーム照射を行い、顕微フォトルミネッセンス(PL)・ラマン分光により評価した。488nm励起時のPLスペクトルにおいて、650nmのPLピークを観測した。これは、既報によると非架橋酸素正孔(≡Si-O・、Nonbridging oxygen hole center(NBOHC)、"・"は不対電子を表す)に帰属し、電子スピン共鳴(ESR)によっても確認した。帰属が明確でない発光を含め複数の発光性を有する特異構造の形成を確認した。一方、ラマン散乱ではイオン注入による顕著な変化は観測されなかった。さらに1μm幅の照射領域において3次元PLマッピング測定を行った。例えば、深さ30μmでPL中心の分布幅が約十数μm程度である。このPL強度分布は(3)項のシミュレーション結果を踏まえると、イオン進展に伴う飛跡の広がりを反映している。なお、DUV(244nm)励起によるPL測定では、酸素空孔による290nmのPLを観測し、その分布を調査中である。また、上記項目(2)に関連して、ESRおよびVUV分光による評価も行い、相補的なデータを得ている。以上、マイクロビーム照射した微小領域におけるPL測定による特異構造の同定、およびその分布を明らかにすることに成功した。これにより、マイクロビーム照射領域の評価手法として顕微分光評価の有用性が示された。次年度の目標とする3次元フォトニクス構造の形成に向けて、大きな成果が得られた。

At the beginning of the year, に and the following are the three key points of に, which are を to study を and carry out た. (1) DUV - VIS, micro wound up 顕 PL ラ マ ン 3 dimensional spectrometry (spare) existing に よ る three yuan fine structure の ミ ク ロ review 価 : induced structural の electronic state お よ び vibrational state の high decomposition can (~ 1 microns) three yuan and マ ッ ピ ン グ に よ る parsing. (2) the machine analysis (ESR, UV - determination of VUV 収 absorption) に よ る property evaluation 価 (3) the TRIM に よ る injection イ オ ン の エ ネ ル ギ ー loss シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と induced structural distribution の phase masato investigation to each other. Written の be 験 を carries out す べ く, バ ル ク シ リ カ ガ ラ ス に short book shape の H ^ + マ イ ク ロ ビ ー ム irradiation を い, micro 顕 フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス (PL) ラ マ ン spectral に よ り review 価 し た. When starting at 488nm, <s:1> PLスペ, ト ト, にお, にお て て are used, and at 650nm, <s:1> PLピ, を観, を観 and を観 are used to measure the た. こ れ は, both reported に よ る と the bridge acid element is hole (≡ Si - o., Nonbridging oxygen hole center (NBOHC), ", "は not electronic を table す) seaborne に 帰 し and electronic ス ピ ン resonance (ESR) に よ っ て も confirm し た. 帰 genus が clear で な い 発 contains light を め plural の 発 optical を have す る specific tectonic の form を confirm し た. On one side, ラ and ラ are scattered and で and <s:1> and <s:1> are <s:1> and <s:1> and 観 are 観 and 観. Youdaoplaceholder0 1μm <s:1> irradiation field にお さらに て て て three-dimensional PL ッピ ッピ グ グ measurement を rows った. For example, えば, deep さ30μmで, the distribution range of the PL center <s:1> が about tens of μm degree である. こ の PL intensity distribution は item (3) の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results を tread ま え る と, イ オ ン develops に う fly trace の hiroo が り を reflect し て い る. な お, DUV (244 nm) wound up に よ る PL measurement で は and acid, empty hole に よ る 290 nm の PL を 観 し, そ の distribution を investigation で あ る. ま た, written project (2) に masato even し て, ESR お よ び VUV spectral に よ る review 価 も い, phase of な デ ー タ を have て い る. Above, マ イ ク ロ ビ ー ム irradiation し た tiny areas に お け る PL measurement に よ の る specific structure with fixed, お よ び そ の distribution を Ming ら か に す る こ と に successful し た. こ れ に よ り, マ イ ク ロ ビ ー ム brachytherapy の review 価 gimmick と し て 顕 differential optical evaluation 価 の usefulness が shown さ れ た. For the next year, the <s:1> goal is to とする three-dimensional フォトニ ス ス construct ス to form に in the direction of けて, and achieve large <s:1> な results が to obtain られた.

项目成果

惣野崇,西川宏之,山口喬之,渡辺英紀,西原義孝,藤巻真,大木義路: "高エネルギーイオン注入したシリカガラスの誘起欠陥の熱処理特性"第61回応用物理学会学術講演会講演予稿集. No.2,. 813,6a-B-8 (2000)

Takashi Sono、Hiroyuki Nishikawa、Takayuki Yamaguchi、Hideki Watanabe、Yoshitaka Nishihara、Makoto Fujimaki、Yoshimichi Oki：“高能离子注入石英玻璃中诱导缺陷的热处理特性”第 61 届日本应用物理学会年会（预印本） ）第2号，813，6a-B-8（2000）

西川宏之,渡辺英紀,J.H.Stathis: "シリコン熱酸化膜のフォトルミネッセンス特性に対する熱処理の影響"第61回応用物理学会学術講演会講演予稿集,. No.2. p.674,6p-ZC-2 (2000)

Hiroyuki Nishikawa、Hideki Watanabe、J.H. Stathis：“热处理对硅热氧化膜光致发光特性的影响”第 61 届日本应用物理学会年会论文集，第 2 期，第 674 页，6p-ZC-2 (2000)

山口喬之,渡辺英紀,惣野崇,西川宏之,藤巻真,大木義路: "高エネルギーイオン注入したシリカガラスの顕微分光による評価(II)"第61回応用物理学会学術講演会講演予稿集. No.2. 814,6a-B-10 (2000)

Takayuki Yamaguchi、Hideki Watanabe、Takashi Sono、Hiroyuki Nishikawa、Makoto Fujimaki、Yoshiji Oki：“用显微光谱法评价高能离子注入石英玻璃(II)”第61届日本应用物理学会年会论文集。 814,6a-B-10 (2000)

惣野崇,西川宏之,山口喬之,渡辺英紀,西原義孝,服部雅晴,藤巻真,大木義路,及川将一,神谷富裕,荒川和夫: "シリカガラスにおけるイオン注入領域のミクロ評価"第32回電気学会電気電子絶縁材料システムシンポジウム予稿集. 269-272 (2000)

Takashi Sono、Hiroyuki Nishikawa、Takayuki Yamaguchi、Hideki Watanabe、Yoshitaka Nishihara、Masaharu Hattori、Makoto Fujimaki、Yoshiji Oki、Shoichi Oikawa、Totomi Kamiya、Kazuo Arakawa：《石英玻璃中离子注入区域的微观评价》第 32 期会议论文集IEEJ 电气和电子绝缘材料系统研讨会。269-272 (2000)

服部雅晴,西原義孝,大木義路,藤巻真,惣野崇,西川宏之,及川将一,神谷富裕,荒川和夫: "イオン注入シリカガラスの真空紫外分光による評価"放電、誘電・絶縁材料合同研究会. DEI-01-79 (2001)

Masaharu Hattori、Yoshitaka Nishihara、Yoshimichi Oki、Makoto Fujimaki、Takashi Sono、Hiroyuki Nishikawa、Masakazu Oikawa、Totomi Kamiya、Kazuo Arakawa：“通过真空紫外光谱法评价离子注入石英玻璃”放电、介电和绝缘材料联合研究会议.DEI-01-79 (2001)