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口頭

赤外吸収法による$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相の酸化挙動

森田 洸介*; 中村 達哉*; 小林 博之*; 達見 隆秀*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶とSiによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相は、1.55$$mu$$mでの強い固有発光(Aバンド発光)が起こる応用上重要なナノ構造である。しかし、顕著な温度消光(通常$$sim$$200K)が室温発光を阻んでいる。室温発光させるには、十分な正孔閉じ込めを実現する$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ヘテロ接合での大きな価電子バンドオフセット(E$$_{v}$$)が必要である。そこで、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相のSiを選択酸化し、大きなE$$_{v}$$が期待できる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ナノ混合相が作製できるかについて、中赤外及び遠赤外波数での赤外吸収法を用いて検討した。イオンビーム合成法を用いて作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶を真空中で800$$^{circ}$$C、2時間アニールして$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相を作製し、さらにこの試料を空気中で900$$^{circ}$$Cに加熱して表面酸化させた。ナノ混合相の中赤外及び遠赤外吸光度(ABS)スペクトルにおいて、未酸化試料のスペクトルにはないSi-O-Si非対称及び対称伸縮振動による吸収が、酸化が進行するにつれて増加した。これら2つのSi-O-Si伸縮振動のABSの増加は、ナノ混合相内のSiが酸化されSiO$$_{2}$$に変化していることを示している。また、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶のフォノン吸収ピークの強度は、酸化に関係なくほとんど変化しなかった。以上から、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si混合相の酸化過程で$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は酸化されず、主にナノ混合相のSiが選択酸化されSiO$$_{2}$$に変化することを明らかにした。この結果は、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ナノ混合相が$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相の酸化によって作製できることを示す。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶/SiO$$_{2}$$のナノ混合相のフォトルミネッセンス特性

達見 隆秀*; 中村 達哉*; 森田 洸介*; 小林 博之*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶($$beta$$-NCs)/Siのナノ混合相は、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$固有のバンド(Aバンド)の強い発光が観測されている。しかし、ナノ混合相は顕著な温度消光が見られるため室温発光の大きな障害になっている。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の表面を酸化すると純粋な表面SiO$$_{2}$$層ができ、表面非輻射再結合を低減できるため、酸化は発光増強に効果的である。本研究では、$$beta$$-NCs/Siナノ混合相を選択酸化して作製した$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相のフォトルミネッセンス(PL)特性を検討し、室温発光への可能性を見出したので報告する。イオンビーム合成法を用いて作製した$$beta$$-NCs/Siナノ混合相を空気中900$$^{circ}$$Cで表面酸化させた。PLは波長641nmの半導体レーザで励起し、分光器とGe-Pin光検出器を用いてスペクトルを測定した。未酸化及び6時間酸化させたナノ混合相についてPLスペクトルの温度依存性を測定すると、発光強度の温度消光が未酸化の場合と同じように酸化試料についても観察された。発光強度の温度依存性はそれぞれのバンドで異なるが、Aバンド発光については$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相も酸化前の$$beta$$-NCs/Siナノ混合相の発光挙動と同じであることがわかった。発光強度は低温の1/300程度と大幅に減少したが、270K近くまでAバンド発光を確認した。このことから$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相は室温発光に有望であるといえる。

口頭

NVセンターの形成効率の熱処理温度依存性

春山 盛善; 小野田 忍; 立見 和雅*; 寺地 徳之*; 磯谷 順一*; 加田 渉*; 大島 武; 花泉 修*

no journal, , 

ダイヤモンド中のNV(窒素・空孔)センターの高効率発光という特徴を利用してイオン飛跡検出器の開発を進めている。本研究では、熱処理を最適化することによってイオン飛跡の検出効率を向上する試みを行った。熱処理温度を800$$^{circ}$$Cから1200$$^{circ}$$Cとして2時間の熱処理を行った。イオン飛跡の検出効率がどのように変化するかを調べた結果、800$$^{circ}$$Cの場合、1000$$^{circ}$$Cの時よりも感度が低いことが分かった。1200$$^{circ}$$Cの場合も同様に、飛跡を構成するNVセンターの数が減少し、イオン飛跡検出感度が下がることが判明し、最適な熱処理温度が1000$$^{circ}$$C付近にあると結論できた。

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