半導体ナノ粒子薄膜を用いた新規光メモリーデバイスの開発

使用半导体纳米颗粒薄膜开发新型光学存储器件

• 批准号: 03J11751
• 负责人: 植松 隆史
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11751/
• 关键词: ナノ粒子; 半導体; 薄膜; セレン化カドミウム; 蛍光; 光メモリー; 基板; 可逆変化; 光メモリ; 共焦点レーザー顕微鏡; 光記録; 半導体ナノ粒子

コロイド化学的にCdSe・ZnSコアシェル型ナノ粒子を合成し、スピンコート法によりガラス基板上にナノ粒子薄膜を作製した。この薄膜を窒素雰囲気下で連続励起すると、蛍光強度が時間とともに増加し、最終的に飽和値に達することが観察されている。また前年度の研究において以下のような仮説が提案されていた:励起したナノ粒子は、発光再結合とイオン化の大きく分けて2つのパスが存在する。粒子がイオン化した場合、電子が基板へ放出される。基板へ放出された電子は静電気的ポテンシャルを生み出し、周囲の粒子のイオン化が抑制されるため、発光再結合を行う確率が上昇して発光効率が上昇する。本年度の研究において以上の仮説を検証するため、現象の基板依存性について調べた。まず真空中で励起光を照射しながら蛍光スペクトルを測定できる装置を組み立て、ナノ粒子薄膜を様々な基板上に作成した。金基板上の薄膜を励起した場合、蛍光強度は弱いまま一定であった。一方、ガラス基板とシリコン基板上の薄膜を励起した場合には、蛍光強度の増加が観察された。この結果から、基板が導電性である場合には電子が基板にトラップされず、蛍光強度増加現象の原因となる静電気的ポテンシャルが生み出されないことがわかった。基板中に存在する電子のトラップサイトについて詳細に調べるため、スパッタによって様々なxの値を持つSiOx基板を作成し、その上にナノ粒子を塗布した。この薄膜を連続照射すると、x=1.9の場合には蛍光強度は著しく増加したが、x=0.6の場合には増加率が低かった。この結果から、酸素原子由来の欠陥が電子のトラップサイトとして働いており、欠陥の多い膜において蛍光強度増加現象が大きく見られることがわかった。以上の内容は論文にまとめ、現在投稿中である。今後この現象を光メモリーに応用していくために、基板中に存在する酸素欠陥を制御する必要があることが示唆された。

コ ロ イ ド chemical に CdSe, ZnS コ administered ア シ ェ ル type ナ ノ particle を synthetic し, ス ピ ン コ ー ト method に よ り ガ ラ ス substrate に ナ ノ particle film を cropping し た. Under こ の film を smothering element 雰 囲 気 で even 続 wound up す る と, 蛍 light intensity が time と と も に raised し, eventually に saturated numerical に da す る こ と が 観 examine さ れ て い る. ま た before annual の research に お い て following の よ う な 仮 said が proposal さ れ て い た : wound up し た ナ は ノ particles, 発 optical recombination と イ オ ン change の big き く points け て 2 つ の パ ス が exist す る. In the case where particles が and <s:1> are energized, an electron が substrate へ releases される. Substrate へ release さ れ た electronic は electrostatic 気 ポ テ ン シ ャ ル を raw み し, weeks 囲 の particle の イ オ ン change が inhibit さ れ る た め, 発 light combining を う probabilistic が rise し て 発 light working rate rising が す る. This year 's <s:1> research on にお て て and the above 仮 仮 theory を検 evidence するため, phenomenon <s:1> substrate dependence に, て, て て and べた. ま ず vacuum で wound up を sunlight し な が ら 蛍 light ス ペ ク ト ル を determination で き る device を group み て, ナ ノ particle film を others 々 な substrate に made し た. When the <s:1> thin film on the gold substrate is を excited, the <s:1> light intensity <s:1> is weak and the まま まま is definitely であった. On one side, the ガラス substrate とシリコ the <s:1> thin film on the <s:1> substrate を activates the <s:1> た situation where the に and 蛍 light intensity <e:1> increase が観. Observe された. こ の results か ら, substrate が electrical conductivity で あ る occasions に は electronic が substrate に ト ラ ッ プ さ れ ず, 蛍 light intensity raised and cause の と な る electrostatic 気 ポ テ ン シ ャ ル が raw み out さ れ な い こ と が わ か っ た. Substrates existed in に す る electronic の ト ラ ッ プ サ イ ト に つ い て detailed に adjustable べ る た め, ス パ ッ タ に よ っ て others 々 な x の numerical を hold つ SiOx substrate を し, consummate そ の on に ナ を ノ particles coated し た. こ の film を even 続 irradiation す る と, x = 1.9 の に は 蛍 light intensity は the し く raised plus し た が, x = 0.6 の に は raised rates low が か requirement by っ た. こ の results か ら, acid element atoms origin の owe 陥 が electronic の ト ラ ッ プ サ イ ト と し て 働 い て お り, owe 陥 の い membrane more に お い て 蛍 light intensity raised phenomenon が big requirement by き く see ら れ る こ と が わ か っ た. The above content of the である paper にまとめ is now being submitted である. Future こ の phenomenon を light メ モ リ ー に 応 with し て い く た め に, substrate に exist す る acid element owe 陥 を suppression す る necessary が あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

半導体ナノ粒子の蛍光特性と光メモリーへの応用

半导体纳米颗粒的荧光特性及其在光存储中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 工業材料 52
• 作者: 植松 隆史;山口 由岐夫
• 通讯作者: 山口 由岐夫

Photoinduced fluorescence enhancement in mono- and multilayer films of CdSe/ZnS quantum dots: Dependence on intensity and wavelength of excitation light

• DOI: 10.1021/jp050328k
• 发表时间: 2005-05-12
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Uematsu, T;Maenosono, S;Yamaguchi, Y
• 通讯作者: Yamaguchi, Y

Takafumi Uematsu, Junichi Kimura, Shinya Maenosono, Yukio Yamaguchi: "Reversible Optical recording on a CdSe/ZnS nanocrystal Thin Film"International Symposium on Clusters And Nano-Assemblies : Physical and Bioiogical Systems(Symposium, proceeding有). in pr

Takafumi Uematsu、Junichi Kimura、Shinya Maenosono、Yukio Yamaguchi：“CdSe/ZnS 纳米晶体薄膜上的可逆光学记录”团簇和纳米组件国际研讨会：物理和生物系统（研讨会，进行中）。

植松 隆史, 木村 淳一, 前之園信也, 山口由岐夫: "CdSeナノ粒子薄膜の蛍光特性の粒径依存性"秋季 第64回応用物理学会学術講演会. 研究発表会. (2003)

Takashi Uematsu、Junichi Kimura、Shinya Maenozono、Yukio Yamaguchi：“CdSe 纳米粒子薄膜的荧光特性的粒度依赖性”日本应用物理学会第 64 届秋季年会演讲（2003 年）。

The reversible photoluminescence enhancement of a CdSe/ZnS nanocrystal thin film

CdSe/ZnS纳米晶薄膜的可逆光致发光增强

• 发表时间: 2004
• 期刊: Nanotechnology 15
• 作者: Takafumi Uematsu;Junichi Kimura;Yukio Yamaguchi
• 通讯作者: Yukio Yamaguchi