高効率・高安定ナノ結晶シリコン発光素子の開発と光増幅への展開

高效高稳定纳米晶硅发光器件的研制及其在光放大中的应用

• 批准号: 18760248
• 负责人: BERNARD Gelloz
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-18760248/
• 关键词: エレクトロルミネッセンス; シリコンナノ結晶; 発光効率; 偏光メモリ; 表面パッシベーション; 青色発光; ホットエレクトロン; 不揮発メモリ; 動作安定化

量子サイズナノ結晶シリコン(nc-Si)の可視発光効果を本質的に解明し、素子化へ発展させるための学術課題に取り組んだ。前年度の結果をふまえ、nc-Si素子の可視発光特性を輝度・安定性の両面で飛躍的に向上させるプロセス技術を検討し、光励起一緩和過程の解析を行った。また発光の短波長化、光増幅性の検証に向けた基礎的知見を得た。主な成果を以下に示す(1)可視域フォトルミネセンス(PL)の高効率化と安定化に対して有効な高圧水蒸気アニール(HWA)を最適化することで、安定な青色発光が得られることを見いだした。発光強度・スペクトルの温度依存性、励起強度依存性、励起光の偏光メモリ、発光寿命特性などにより、青色発光を従来の赤色発光と比較して詳細に解析した。その結果、ナノドット内の励起子に起因する赤色発光とは異なり、青色発光が表面酸化膜における特異な再結合機構に由来することをつきとめた。(2)HWAにより発光効率を高めた試料にレーザー色素を含浸させたナノコンポジットを作製してPLの偏光メモリ効果の解析を行い、ナノドットにおけるエネルギー伝達過程の存在を実証した。またHWAをシリコンナノワイヤの安定化プロセスにも適用し、発光増強の効果を確認した。さらに、HWAがエレクトロルミネセンス(EL)の長期安定性にも大きく寄与することを示した。(3)HWA処理によるnc-Si界面トラップの低減が多重トンネルによるホットエレクトロンの生成を効率化することに着目し、電子励起機能を内蔵した発光素子を作製した。無機蛍光体薄膜を金属薄膜ミラーで挟んだ共振器を装荷した素子において、駆動電圧の低減と発光スペクトルの狭帯化を確認した。また、nc-Si励起不揮発メモリにおいてもHWAは有効で、情報保持特性を著しく向上させることがわかった。

Quantum サイズナノCrystalline (nc-Si)'s visible light effect is the essence of the explanation, and the elementalization is developed and the academic project is completed. The results of the previous year, the visible light characteristics of nc-Si elements, the brightness and stability of the surface, the rapid progress of the technology, and the analysis of the easing process of light stimulation. The basic knowledge of shortening the wavelength of light and proving the amplitude of light was obtained. The main achievements are as follows: (1) High efficiency and stabilization of visual field filter (PL) and effective performance High-pressure water steaming water (HWA) is an optimized solution and a stable green light solution is used. Temperature dependence of the light intensity, スペクトルの, dependence of the excitation intensity, polarized light of the excitation light, 発The light life characteristics are as follows: cyan light and red light are compared and analyzed in detail.そのRESULT, ナノドット内の力开子にcause する红発光とはdifferentなり, 青発The origin of the special recombination mechanism of the photo-acidified film is the origin of the film. (2) HWA High Light Efficiency Sample Color Impregnated Pigment Impregnated MaterialてPLのpolarized light effectのanalyticsを行い、ナノドットにおけるエネルギー伝达 processのexistent and proofした.またHWAをシリコンナノワイヤの stabilization プロセスにもapplicable, 発光强のeffect をconfirmed した.さらに、HWA がエレクトロルミネセンス(EL)の大にも大きく发出することをshowした. (3) HWA processing of nc-Si interface low-reduction multi-functional polyethylene The クトロンのGeneration efficiency is improved, and the electronic excitation function is improved. Inorganic light body film and metal film ミラーで损んだ resonator を mounted charge し た element に お い て, 駆 dynamic pressure の low reduction と発光 ス ペ ク ト ル の narrow band を confirmed し た.また, nc-Si's active and efficient HWA is effective, and the information retention characteristics are させることがわかった.

项目成果

Energy transfer in porous-silicon/laser-dye composite evidenced by polarization memory of photoluminescence

• DOI: 10.1063/1.2814051
• 发表时间: 2007-11
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: A. Chouket;H. Elhouichet;M. Oueslati;H. Koyama;B. Gelloz;N. Koshida

Synthesis and photoluminescence properties of silicon nanowires treated by high‐pressure water vapor annealing

• DOI: 10.1002/pssa.200674321
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: physica status solidi (a)
• 作者: B. Salhi;B. Gelloz;N. Koshida;G. Patriarche;R. Boukherroub

Light-emissive nonvolatile memory based on nanocrystalline porous Si

基于纳米晶多孔硅的发光非易失性存储器

• 发表时间: 2007
• 作者: B. Gelloz;Y. Yoshida;N. Koshida
• 通讯作者: N. Koshida

Photonic, electronic, and acoustic devices based on nanocrystalline silicon (Invited).

基于纳米晶硅的光子、电子和声学器件（受邀）。

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Sugiura;S. Kishimoto;T. Mizutani;et al;N. Koshida and B. Gelloz
• 通讯作者: N. Koshida and B. Gelloz

Photonic and related device applications of nano-crystalline silicon(Invited.)

纳米晶硅光子及相关器件应用（特邀）

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Takagi;T. Maeda;N. Taoka;M. Nishizawa;Y. Morita;K. Ikeda;Y. Yamashita;M. Nishikawa;H. Kumagai;R. Nakane;S. Sugahara;N. Sugiyama;Koshida and B. Gelloz
• 通讯作者: Koshida and B. Gelloz