UHV-TEMを用いたLa注入シリコンナノドットアレイ電界発光素子の開発

利用 UHV-TEM 开发 La 注入硅纳米点阵列电致发光器件

• 批准号: 15656013
• 负责人: 木村 吉秀
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656013/
• 关键词: シリコンナノドット; 電子線照射; 希土類金属; 発光中心; ガス雰囲気観察; 超高真空電子顕微鏡; 真空蒸着

電子のエネルギーによるシリコン酸素間の結合を切ることで、電子線照射による直接露光で酸化シリコンにシリコンナノ粒子を形成する事ができる。ここに希土類のランタンを蒸着し、高エネルギーの電子照射によりランタンの注入を行う。間接遷移型のシリコンは発光効率が悪く、発光素子としては使用できないと考えられているが、ナノ粒子化することによりエネルギーバンド構造が変化し、さらに、発光中心となるランタンを注入する事により発光素子としての可能性が近年高まってきた。本年度は、ナノシリコンの発光を観察できるように、タングステンフィラメントのような発光を伴わない電界放出型の電子銃を備えた走査型電子顕微鏡を改造した。電子線照射による発光を観察する事で、発光しているシリコンナノ粒子を観察できるようになり、発光部位の特定を行う事が可能となった。そこで、ナノシリコンが多数含まれていると考えられている陽極酸化を用いたポーラスシリコンを作成し、電子線照射による発光の観察を試みた。ポーラスシリコンは紫外線照射により発光するが、その発光が認められない試料でも電子線照射により発光する試料があり、蛍光による発光とは異なったメカニズムで発光していると考えられるものが確認された。しかしながらこの発光は初期段階では強度の高い発光を示すものの、電子線照射と共に強度が減衰し、実用には程遠い寿命である事がわかった。また、発光の減衰した試料を大気中に放置する事で、完全ではないが発光強度が回復する現象も現われた。これは、電子線の照射によりナノシリコン周辺の酸素原子が飛び、シリコン粒子が大きくなる為だと考えられ、大気中で再度酸化が進み粒子径が小さくなり発光が回復すると考えられる。

通过切断由于电子能量引起的硅氧之间的键，可以通过直接暴露于电子束在氧化硅上形成硅纳米颗粒。这里沉积了一个稀土灯笼，灯笼被高能电子照射植入。尽管间接过渡型硅的发光效率较差，并且被认为是不可用的发光元件，但是当将能量带结构转换为纳米颗粒时，能量带结构发生了变化，并且近年来，发光元件的可能性通过注入灯笼来增加，而灯笼可以用作发光元件。今年，我们修改了配备了田间发射型电子枪的扫描电子显微镜，该电子枪不涉及发射，例如钨丝丝，以允许观察纳米硅发射。通过观察电子束照射引起的发射，已经有可能观察发光硅纳米颗粒，从而可以识别发光部分。因此，使用阳极氧化制备多孔硅，该氧化被认为包含大量纳米硅，并试图观察电子束的发射。当用紫外线照射时，多孔硅会发出光，但是即使是不识别电子束在照射电子束时发光的样品也可能发出光，并且已经证实，它被认为具有与荧光引起的机制不同的光。但是，尽管这种发光在初始阶段表现出很高的强度，但已经发现，随着电子束照射的强度降低，寿命远非实际使用。此外，已经出现了一种现象，即通过在大气中留下衰减光的样品来恢复发光强度，尽管不是完全。这被认为是因为纳米硅周围的氧原子是通过用电子束照射发射的，从而导致硅颗粒生长，并且人们认为氧化会在大气中再次进展，减少粒径，并恢复发射。