微粒子表面への量子点列の形成と非線形光学特性に関する研究

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1.多種金属負イオン注入による多種類金属量子ドットの形成とTEM観測銅負イオン(30keV)、60keV、90keVで1×10^<17>ions/cm^2)を注入したシリカガラスにそれぞれ重ねて銀負イオンを40keV、5×10^<16>ions/cm^2注入した多重注入試料を作製して、熱処理による光吸収特性の変化を調べた。その結果、300℃以下の熱処理では、2.2〜2.6eVの広い帯域で光吸収が観測され、銅ど銀の合金による量子ドットの存在が伺われた。400〜800℃の熱処理では3eV付近に強い光吸収特性が現れ、数ナノメートル径の銀量子ドットへの形成が示唆された。また、800や900℃では、2.2eVと3eVの2ヶ所に小さいな光吸収ピークが現れ、銅と銀のそれぞれの量子ドットが形成されたことが示唆された。これらの熱処理による変化はガラス中でのナノサイズの量了ドットの融点が異なるためであると考えられる。また、30keV銅負イオンと40keV銀負イオンそれぞれの単独注入シリカガラスおよび銅銀多重注入シリカガラス(60keVCu+40keVAg)の断面TEM観測を行った。銅注入シリカでは表面から深さ30nmの位置に15nm程度の粒径の銅量子ドット列と深さ約7nm位置に粒径が5nm程度の量子ドット列が観測された。銀注入試料では、深さ約30nmに数nm径の量子ドットと表面近傍に約15nm径の大きな量子ドットそしてその中間に約10nm径の量子ドットが観測された。多重注入試料では5〜40nmの深さ位置に10nm径程度の合金によると思われる量子ドットが観測された。2.金属量子ドット含有光触媒の開発ルチル型チタニアに50keV銅負イオンや65keV銀負イオンを注入した試料を作製し、熱処理による光吸収特性と蛍光灯照射下によるメチレンブルーの脱色による光触媒反応を測定した。その結果、400℃の熱処理で表層に銅や銀の量子ドットの形成が見られた。また、負イオン注入して400℃で熱処理したチタニアは、未注入の物に比べて約1.8倍の光触媒効率を有することが判明した。