半導体ナノグレインの光散乱

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本研究の目的は, 半導体ナノグレインの特異な光散乱特性を明らかにし, 光散乱法のグレイン表面の研究に対する有効正を実証することである. 本年度は, この目的に沿って以下のような研究を実施し, 以下の結果を得た.1.SiGe混晶膜でのグレイン成長と光散乱Si及びGeターゲットを同時スパッタして得られるSiGe混晶膜を熱アニールし, 高分解能電顕観察及びラマン測定を行った. as-depositedのSiGe膜の電子線回折はハローパターンとなり, いわゆるアモルファス膜である. しかし高分解能TEM像には, 約2nmの結晶グレインに対応した格子縞が明確に現われており, この膜がナノグレインの集合体であることが判明した. 膜を熱アニールすると, ラマンスペクトルはブロードなものからシャープなものに変化する. これはナノグレインが約20nmの大きさまで成長したことによる. これらの結果は, ブロードなラマン成分がナノグレイン表面からの信号であることを示唆している.2.半導体ナノグレイン上での表面増強ラマン散乱通常, 表面増強ラマン散乱は金属表面に吸着した分子についてしか観測されていないが, GaP, ZnTe, ZnO等のナノグレイン上に銅フタロシアニンを蒸着してラマン散乱を観測した所, 最大700倍におよぶ強度増大が観測できた. この増強の大部分は, グレイン表面での電場の増強によって説明できる.3.マトリックス中のナノグレインSiOとCuClの同時蒸着, SiO_2とCdSeの同時スパッタリングにより, それぞれSiOx膜に埋め込まれたCuClグレイン, SiO_2膜に埋め込まれたCdSeグレインの良好なサンプルが得られた. 今後これらの光吸収, 発光, 光散乱の測定を行う予定である.