レーザーアブレーション法により作成したSi微粒子からの可視発光の機構の研究

激光烧蚀法制备硅微粒可见光发射机理研究

基本信息

批准号：
08750006
负责人：
牧村哲也
金额：
$ 0.64万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,不純物の混入が少ない可視発光シリコン微粒子膜の作製手法を確立した.この膜は,発光デバイスを作製する上で有用な材料となりうる.多くの集積回路はシリコンを用いて作製されており,これとの相性が良いからである.これまでに,数ナノメートルの程度の微細な構造を有するシリコン微粒子が可視域で高効率発光を呈することが明らかとされている.しかしながら,物理的な構造や化学的な構造が共に明確な微粒子を作製する手法は確立されていな.そこで,本研究では,新たな作製手法を確立した.すなわち,純粋なガス雰囲気中でシリコン原子を放出させ,これを再構成することで数ナノメートルの大きさのシリコン微粒子を作製した.シリコン原子の発生は,シリコンターゲットにレーザー光を照射することにより行なった(アブレーション).これにより,2種類の可視発光膜を作製した.1つはシリコン微粒子を挟んだ二酸化シリコン膜である.もう1つはシリコン微結晶を析出させた二酸化シリコン膜であり,これはSiO_x膜を1000℃で加熱することで得られる.ここで必要なシリコン微粒子,二酸化シリコン膜,SiO_x膜は,それぞれヘリウムガス,酸素ガス,希ガスで希釈した酸素ガス中でアブレーションを行ない堆積した.又,パルス酸素ガス吹き付けによる酸化も行なった.作製した膜は,1.5eV,2.2eV及び2.7eVにピークを持つ目に見える強度の発光を示す.微結晶析出膜は,特定の組成のSiO_xを加熱したときにのみ発光を示す.これは,特定の粒径のシリコン微粒子が,発光に関与していることを強く示唆している.以上の研究により,数ナノメートルのシリコン微粒子を埋め込んだ二酸化シリコン膜というシリコンと二酸化シリコンだけから成る膜が高効率で可視発光を示すことが明らかとなった.又,本研究によりその効果的作製手法が確立された.

在这项研究中，我们建立了一种制造可见的发射硅细颗粒的方法，这些硅被杂质污染较少。这部电影可以是制造发光设备的有用材料。许多集成电路是使用硅制造的，并且与此兼容。到目前为止，迄今为止，具有几种纳米的细小结构的硅细颗粒在可见范围内表现出高效率的光发射。但是，尚无建立用物理和化学结构的精细颗粒的既定方法。因此，在这项研究中，建立了一种新方法。换句话说，硅原子在纯气气中释放，并重建以产生硅细颗粒，大小为几种纳米。硅原子的产生是通过将激光光照射到硅靶标（消融）上进行的。这创建了两种类型的可见发射膜。其中一种是二氧化硅膜，它们之间夹着硅颗粒。另一种是沉积硅微晶的二氧化硅膜，可以通过在1000°C加热SIO_X膜来获得。将所需的硅颗粒，二氧化硅膜和SIO_X膜消融，并分别沉积在用氦气，氧气和贵族气体稀释的氧气中。还通过脉冲氧气喷涂进行氧化。制作的电影的峰值为1.5ev，2.2ev和2.7ev。它显示了光发射的可见强度。微晶沉积膜仅在加热特定组成的SIO_X时发出光。这强烈表明，特定粒径的硅颗粒与发射发射有关。上述研究表明，由硅和二氧化硅组成的二氧化硅膜嵌入了几种纳米的硅颗粒，具有较高的效率和可见的光发射。这项研究还建立了一种有效的制造方法。