酸化物ガラスにおける半導体ナノ粒子の空間選択的析出

氧化物玻璃中半导体纳米粒子的空间选择性沉淀

• 批准号: 18860049
• 负责人: 西山 宏昭
• 金额: $ 0.87万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860049/
• 关键词: 光学材料; レーザプロセス; ナノ粒子; 微細加工

前年度までに提案した,紫外レーザ誘起構造変化と熱誘起相変化を組み合わせたガラスの新たな構造制御手法について,その制御機構の検討を行うとともに,この手法を用いてガラス製チャネル導波路型バンドパスフィルターへの応用を行った.本研究を通して得られた知見を以下に示す.1.Geナノ粒子からなる周期構造を2種類のチャネル導波路構造中に形成した.また,この周期構造は,通信波長帯において高い回折効率と熱的安定性を備えたブラッグ・グレーティングとして機能した.2.チャネル導波路中に周期構造が形成されたことをHF溶液でエッチングによって確認した.周期構造では,組成の違いに起因していると思われるエッチングレートの違いがあり,チャネル構造においては薄膜表面部だけでなく,側壁部でも周期的な凹凸が観察された.3.Geナノ粒子は,ガラス薄膜の表面近傍だけではなく,表面から数ミクロンにわたって析出していた.Geナノ粒子からなる周期構造を内装した導波路の透過スペクトルを測定したところ,TE-,TM-like両偏波モードについて同程度の回折効率が得られた.このことは,周期構造が導波路断面方向にほぼ均一に析出していたことを意味している.また,この結果は,上記のHFエッチングによる実験結果ともよく整合した.4.レーザ誘起構造変化と密接な関連がある,Ge関連の酸素不足型構造欠陥に由来した蛍光スペクトルを測定したところ,Geナノ粒子が析出する際には,その蛍光強度は,特異的かつ顕著に減衰した.このことは,これら構造欠陥の還元によってGeナノ粒子が形成されたことを強く示唆していた.これらの知見を,学術論文や国内外の学会において発表した.

研究了玻璃的新结构控制方法，该方法结合了紫外线激光诱导的结构变化和前一年提出的热相变化，并使用控制机制将其应用于玻璃通道波导带通滤波器。通过这项研究获得的发现如下：1。在两种类型的通道波导结构中形成了由GE纳米颗粒组成的周期性结构。该周期性结构在通信波长频段中具有高衍射效率和热稳定性的Bragg光栅发挥作用。 2。通过用HF溶液蚀刻来证实通道波导中周期结构的形成。在周期性结构中，蚀刻速率存在差异，这被认为是由于组成的差异所致，在通道结构中，不仅在薄膜的表面，而且在侧壁上都观察到周期性的不均匀度。 3。GE纳米颗粒不仅在玻璃薄膜表面附近沉淀，而且在表面上的几微米上也沉淀。当测量配备了由GE纳米颗粒组成的周期结构的波导的传输光谱，测量了TE和TM样偏振模式的衍射效率。这意味着周期性结构几乎沿波导横截面的方向均匀沉淀。此外，结果是通过上述HF蚀刻获得的。结果也与实验结果很好地匹配。4。当测量与激光诱导的结构变化密切相关的与GE相关的缺氧的结构缺陷得出的荧光光谱时，测量了GE纳米颗粒沉淀时，荧光强度被明确并显着减弱。这强烈表明，通过减少这些结构缺陷来形成GE纳米颗粒。这些发现在日本和国外的学术论文以及学术会议上提出。

项目成果

Formation of periodic structures by the space-selective precipitation of Ge nanoparticles in channel waveguides

通过通道波导中Ge纳米粒子的空间选择性沉淀形成周期性结构

• 期刊: Applied Surface Science (in press)
• 作者: H.Nishiyama;Y.Hirata;I.Miyamoto;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii

Site-selective precipitation of Ge nanoparticles by irradiation with excimer laser

准分子激光照射Ge纳米粒子的位点选择性沉淀

• 发表时间: 2006
• 期刊: Technical digest of 11^h International Conference on Physics of Non-crystalline Solids
• 作者: H.Nishiyama;Y.Hirata;I.Miyamoto;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii

Periodic structures consisting of germanium nanoparticles in buried channel waveguides

埋入通道波导中由锗纳米粒子组成的周期性结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Optics Express 15
• 作者: H.Nishiyama;I.Miyamoto;Y.Hirata;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii

フエムト秒レーザリソグラフィによるシリカガラス製非平面構造の作製

飞秒激光光刻法制备石英玻璃非平面结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of 13^<th> symposium on Micro-joining and Assembly Technology in Electronics Vol.13
• 作者: 溝尻瑞枝;西山宏昭;西井準治;河原敏男;川合知二;平田好則
• 通讯作者: 平田好則