ｎ型、ｐ型不純物同時ドープコロイド状シリコンナノ結晶の開発と基礎物性解明

掺杂n型和p型杂质的胶体硅纳米晶基本物理性质的开发和阐明

• 批准号: 14J03120
• 负责人: 杉本 泰
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03120/
• 关键词: シリコン; ナノ結晶; ドーピング; バイオフォトニクス; ナノ粒子; プラズモン; 半導体ナノ結晶

本年度は、シリコンナノ結晶コロイドの基礎物性解明及び大面積電子デバイス・バイオフォトニクス応用を念頭に研究を行った。不純物ドープシリコンナノ結晶の基礎物性解明の一環として、(i) ３次元アトムプローブトモグラフィー法による原子スケールでの不純物分布の解明、(ii) 単一シリコンナノ結晶の発光特性解明に関する研究を行った。さらに、バイオ応用を見据えて、(iii) 生体分子を用いたシリコンナノ結晶-プラズモニックナノ粒子複合体形成、(iv) シリコンナノ結晶を用いたバイオイメージング応用実証に関する研究を行った。(i) に関して、ニューサウスウェールズ大学・シドニー大学と共同で３次元アトムプローブによるシリコンナノ結晶内部の不純物分布を明らかにし、その粒径依存性や不純物の偏析状態を評価した。(ii) について、顕微分光法を用いて単一の不純物ドープシリコンナノ結晶の発光特性を評価した。これらの研究により、不純物ドープシリコンナノ結晶の構造及び発光起源が不純物をドープしていないナノ結晶と大きく異なることを明らかにした。(iii) に関して、シリコンナノ結晶表面をアミノ基、チオール基で修飾し、DNAはハイブリダイゼーションにより金ナノ粒子と結合した。複合体は3-4倍の発光強度を示した。(iv)に関して、シリコンナノ結晶と骨芽細胞を24-48時間培養し、その毒性評価・発光特性評価を行った。シリコンナノ結晶は非常に毒性が低く、細胞内で長時間安定して近赤外発光を示すことを明らかにした。

This year は, シ リ コ ン ナ ノ crystallization コ ロ イ ド の interpret basic physical properties and び large electronic デ バ イ ス · バ イ オ フ ォ ト ニ ク ス 応 thought with を に を line っ た. Impurity content ド ー プ シ リ コ ン ナ ノ crystallization based property interpret の の link と し て, (I) three yuan ア ト ム プ ロ ー ブ ト モ グ ラ フ ィ ー method に よ る atomic ス ケ ー ル で の impurity content distribution の uttered, (ii) a シ 単 リ コ ン ナ ノ crystallization の 発 light feature interpret に masato す る を line っ た. さ ら に, バ イ オ 応 with を see according to え て, (iii) living body molecular を use い た シ リ コ ン ナ ノ crystallization and プ ラ ズ モ ニ ッ ク ナ ノ particle complex formation, and (iv) シ リ コ ン ナ ノ crystallization を with い た バ イ オ イ メ ー ジ ン グ 応 be card に masato す る を line っ た. (I) に masato し て, ニ ュ ー サ ウ ス ウ ェ ー ル ズ university, シ ド ニ ー university と で together 3 dimensional ア ト ム プ ロ ー ブ に よ る シ リ コ ン ナ ノ の no impurity distribution inside the crystal を Ming ら か に し, そ の particle size dependence や impurity content の segregation state を review 価 し た. (ii) に つ い を て, 顕 differential optical method using い て 単 a の impurity content ド ー プ シ リ コ ン ナ ノ crystallization の 発 light feature を review 価 し た. こ れ ら の research に よ り, impurity content ド ー プ シ リ コ ン ナ の ノ crystallization structure and び 発 origin が light impurity content を ド ー プ し て い な い ナ ノ crystallization と き く different な る こ と を Ming ら か に し た. (iii) に masato し て, シ リ コ ン ナ ノ crystal surface を ア ミ ノ base, チ オ ー ル で modified し, DNA は ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン に よ り gold ナ ノ particle と combining し た. The <s:1> 3-4 times <s:1> luminous intensity of the complex を indicates that た た. (iv) に masato し て, シ リ コ ン ナ ノ crystallization と bone bud cells を 24-48 time cultivating し, そ の toxicity assessment, 価 発 optical characteristics, assessment 価 を line っ た. シ リ コ ン ナ ノ crystallization は very low toxic が に く, intracellular で long stable し て nearly bare outside 発 light を shown す こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Synthesis of silicon-noble metal hybrid nanoparticle",

硅-贵金属杂化纳米粒子的合成",

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroshi Sugimoto;Kenji Imakita;and Minoru Fujii
• 通讯作者: and Minoru Fujii

Size and dopant-concentration dependence of photoluminescence properties of ion-implanted phosphorus- and boron-codoped Si nanocrystals

• DOI: 10.1103/physrevb.91.165424
• 发表时间: 2015-04
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Toshihiro Nakamura;S. Adachi;M. Fujii;H. Sugimoto;K. Miura;S. Yamamoto

Atom Probe Tomographyによる不純物ドープシリコンナノ結晶の構造評価

利用原子探针断层扫描技术评估掺杂硅纳米晶的结构

• 发表时间: 2017
• 作者: 杉本 泰;野元 恵太;Simon P. Ringer;Gavin Conibeer;藤井 稔
• 通讯作者: 藤井 稔

Atom Probe Tomography Analysis of Boron and/or Phosphorus Distribution in Doped Silicon Nanocrystals

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b06197
• 发表时间: 2016-08
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Nomoto;H. Sugimoto;A. Breen;A. Ceguerra;T. Kanno;S. Ringer;I. Wurfl;G. Conibeer;M. Fujii

Broadband enhancement of local density of states using silicon-compatible hyperbolic metamaterials

• DOI: 10.1063/1.4922874
• 发表时间: 2015-06
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Yu Wang;H. Sugimoto;S. Inampudi;A. Capretti;M. Fujii;L. D. Negro