Fabrication and evaluation of light-emitting SiO substrate co-implanted with Si and C ions

シリコンと炭素を共イオン注入した石英基板の作製とその発光特性評価

菊地 秀輔*; Umenyi, A. V.*; 稲田 和紀*; 河嶋 亮広*; 野口 克也*; 佐々木 友之*; 三浦 健太*; 花泉 修*; 山本 春也; 川口 和弘; 吉川 正人

Kikuchi, Shusuke*; Umenyi, A. V.*; Inada, Kazuki*; Kawashima, Akihiro*; Noguchi, Katsuya*; Sasaki, Tomoyuki*; Miura, Kenta*; Hanaizumi, Osamu*; Yamamoto, Shunya; Kawaguchi, Kazuhiro; Yoshikawa, Masahito

これまでに、Siイオンを注入した溶融石英板(SiO)が、11501250Cのアニールによって青色発光(発光ピーク波長400nm)を示すことを初めて見いだし、特に1200Cのアニール後にその発光ピーク強度が最大になることを実証している。しかし、1200C前後でのアニールは非常に高温で、実際の応用を考えた場合、熱に弱い部材との集積化が難しくなり、この材料を適用できる応用デバイスの範囲が制限されてしまう。そこで今回は、より低温のアニールでも発光するSiO基板の開発を目指し、Siイオンに加えてCイオンを注入して発光特性の評価を行った。その結果、700Cという比較的低温のアニールによっても、可視域の発光が観測できることを確認した。また、Siイオン及びCイオンの照射量の比によって、発光ピーク波長がシフトすることも確認できた。波長650nm付近の発光ピークは、Siイオン照射により発現するものと思われ、一方で波長450nm付近の発光ピークは、Cイオン照射によるものと考えられ、Siイオン及びCイオンの照射量の比によって、発光波長を制御できる可能性があることが示された。

Light emission around a wavelength () of 500 nm from SiO substrates implanted with Si and C ions and annealed at 1100C has been reported. In this report, we investigated photoluminescence (PL) properties of SiO substrates implanted with Si and C ions and annealed at the lower temperature of 700C. PL peaks by Si-ion implantation were observed around = 650 nm, and PL peaks by C-ion implantation were observed around = 450 nm from SiO substrates annealed at 700C. The PL peak wavelength became shorter by increasing the ratio of C to Si ions. Consequently, it was confirmed that it is possible to control the emission wavelength by the ratio of C to Si ions. Our samples showed typical light-emission though the annealing temperature was lower than the temperature reported by other groups.