表題番号：2004A-137
日付：2005/04/08
研究課題３原色高輝度発光制御シリコンナノクリスタル光デバイス
| 研究者所属（当時） | 資格 | 氏名 | |
|---|---|---|---|
| （代表者） | 理工学術院 | 教授 | 加藤 勇 |
- 研究成果概要
- 二重管式同軸線路型マイクロ波プラズマCVD装置において、シランガスを材料ガスアルゴンガスを放電ガスとして用い、チャンバー内を高ガス圧250mTorrにすることでa-Si:Hナノボール膜を作製してきた。作製した膜に加熱酸化処理を行うことにより、発光波長約780nmのPLが観測される。X線回折より、作製したa-Si:Hナノボール（～20nm）の内部にSiナノクリスタル（～5nm）が存在することがわかっている。酸化することによりSiO2中にSiナノクリスタルが埋め込まれている状態になり、発光性準位が生じ、PLが観測されると考えられる。また、a-Si:Hナノボール膜の膜質や発光特性に与える影響について検討してきた。成膜後に、HF処理や純酸素中で高温酸化処理を行うことで、発光波長を約780nmから約500nm程度までブルーシフトさせることができた。また、TEMおよびX線回折によりSiナノクリスタルの粒径を調べた結果、以前より小さい値（～3.4nm）を示した。この結果、発光波長はSiナノクリスタルの粒径に依存していることが分かった。
Ⅰ a-Si:Hナノボール膜からのPL発光波長制御法の確立
a-Si:Hナノボール膜を酸化後、波長325nmのHe-Cdレーザを照射することで、室温でPL (フォトルミネッセンス)が観測されることは確認されている。これまでに作成してきたa-Si:Hナノボール膜がもつPLピーク波長は1)約780nm～700nm(2)約580nm～610nm(3)約500～510nmの3種類に分類できる。これまでの研究で、これらのPLピーク波長は、Siナノクリス タルの粒径に依存するものであることがわかっている。この粒径を成膜・処理方法によって詳細に制御することで、PL発光波長を制御する方法を確立した。
Ⅱ a-Si:Hナノボール膜からのPL発光原理の検討これまでに作成してきたa-Si:Hナノボール膜から得られるPLピーク波長は、膜内部に含まれるSiナノクリスタルの粒径に依存することがわかっている。そのPL発光スペクトルを、複数のガウス曲線の合計で近似する。そして、各々のガウス曲線の中心波長を、前述のPL ピーク波長とSiナノクリスタルとの関係から粒径を算出し、それぞれのデータを統計的にまとめることによってSiナノクリスタルの粒径分布はディスクリートであるということがわかった。