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論文

Design and fabrication of novel photonic crystal waveguide consisting of Si-ion implanted SiO$$_{2}$$ layers

Umenyi, A. V.*; 本美 勝史*; 川尻 慎也*; 品川 晃祥*; 三浦 健太*; 花泉 修*; 山本 春也; 井上 愛知; 吉川 正人

Key Engineering Materials, 459, p.168 - 172, 2011/04

有限差分時間領域法(FDTD法)により、光通信で使われる波長1.55$$mu$$m領域を対象とした新たな光導波路を設計した結果、円孔の径を465nm、周期を664nmとした三角格子フォトニック結晶導波路が有効であることが予測された。そこで、400kVイオン注入装置を用い、照射エネルギー:80keV,照射量:1$$times$$10$$^{17}$$ion/cm$$^{2}$$の条件の下、Siイオンを熱酸化により形成されたSi基板上のSiO$$_{2}$$層に注入して導波路のコアとなる高屈折層を形成した。電子ビームレジストを塗布してEB描画装置で設計パターンを描画したフォトニック結晶表面を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて調べた結果、円孔の径が466nm、周期が666nmとなり、設計値どおりのフォトニック結晶導波路が作製できていることが確認できた。

口頭

Siイオンを注入した石英基板からの青色発光

三浦 健太*; 種村 豪*; 本美 勝史*; 花泉 修*; 山本 春也; 高野 勝昌; 杉本 雅樹; 吉川 正人

no journal, , 

溶融石英板にSiイオンを注入し、その後アニール処理を行うことでSiナノ結晶を作製した。Siイオンの注入実験は、イオン照射研究施設(TIARA)にて行った。Siイオン照射条件は、エネルギー80keV,照射量1$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$とし、室温で照射を行った。Siイオンを注入した1枚の溶融石英基板(10mm$$times$$10mm$$times$$1mm$$^{t}$$)をダイヤモンドワイヤーソーで4分割し、それぞれ1100$$^{circ}$$C, 1150$$^{circ}$$C, 1200$$^{circ}$$C, 1250$$^{circ}$$Cでアニールを行った。アニール処理は電気炉により空気中で行った。アニール時間はいずれも25分間とした。これら4つの試料をHe-Cdレーザ(波長325nm)にて励起し、室温におけるフォトルミネッセンススペクトルを測定したところ、すべての試料において、波長400nm付近をピークとする青色発光スペクトルが観測された。この波長をピークとする発光は、Siイオンを注入した石英材料からはこれまで観測されていなかった。1150$$^{circ}$$C以上のアニールにより、青色発光ピークのみを発現させることができ、このピーク強度は、アニール温度1200$$^{circ}$$Cで最大となった。

口頭

UV and visible light emitting fused-silica substrates fabricated by Si-ion implantation

Umenyi, A. V.*; 本美 勝史*; 三浦 健太*; 花泉 修*; 山本 春也; 井上 愛知; 吉川 正人

no journal, , 

近年、量子閉じ込め効果を利用したSi系発光材料が注目され、その一種であるSiナノクリスタルは、SiとSiO$$_{2}$$との同時スパッタ,SiO$$_{2}$$媒質へのSiイオン注入等の手法により作製されている。本研究では、溶融SiO$$_{2}$$基板へのSiイオンの照射量を変えることによって、紫外域である波長370nm付近に発光ピークが発現することを新たに見いだしたので報告する。溶融SiO$$_{2}$$基板へのSiイオン注入は、原子力機構・TIARA内の400kVイオン注入装置を用いて行った。Siイオン照射条件は、エネルギー80keV,照射量$$sim$$2$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$とし、室温で照射を行った。試料を1100$$sim$$1250$$^{circ}$$Cでアニール処理後に励起光源としてHe-Cdレーザ(波長325nm)を使用したフォトルミネッセンス(PL)スペクトルを測定した。その結果、アニール温度によらず、波長370nm付近をピークとする紫外発光ピークが観測され、そのピーク強度は、アニール温度1250$$^{circ}$$Cで最大となることを見いだした。本研究で見いだされた紫外発光ピークは、単一の発光ピークであるため新たな紫外発光材料・基板としての応用が期待できる。

口頭

Siイオン注入による紫外発光する石英基板の作製と高温アニールによる発光強度の増大

三浦 健太*; 本美 勝史*; 花泉 修*; 山本 春也; 杉本 雅樹; 吉川 正人; 井上 愛知

no journal, , 

近年、量子閉じ込め効果を利用したSi系発光材料が注目され、その一種であるSiナノクリスタルは、SiとSiO$$_{2}$$との同時スパッタ,SiO$$_{2}$$媒質へのSiイオン注入等の手法により作製されている。本研究では、溶融SiO$$_{2}$$基板へのSiイオンの照射量を変えることによって、紫外域である波長370nm付近に発光ピークが発現することを新たに見いだしたので報告する。溶融SiO$$_{2}$$基板へのSiイオン注入は、TIARA内の400kVイオン注入装置を用いて行った。Siイオン照射条件は、エネルギー80keV,照射量2$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$とし、室温で照射した試料を1100, 1200, 1250$$^{circ}$$Cでアニール処理後にフォトルミネッセンス(PL)スペクトルを測定した結果、アニール温度によらず、波長370nm付近をピークとする紫外発光ピークが観測され、そのピーク強度は、アニール温度1250$$^{circ}$$Cで最大となることを見いだした。本研究で見いだされた紫外発光ピークは、単一の発光ピークであるため新たな紫外発光材料・基板としての応用が期待できる。

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