アモルファスSi中のErの発光に対するダングリングボンドの役割

• 資料種別: 文書・図像類
• タイトル: アモルファスSi中のErの発光に対するダングリングボンドの役割
• 著者・編者: 久米田, 稔; Kumeda, Minoru
• 著者標目: 久米田, 稔; Kumeda, Minoru
• 出版事項: 金沢大学自然科学研究科
• 出版年月日等: 2007-05
• 出版年（W3CDTF）: 2007-05
• 並列タイトル等: Role of dangling bonds for the photoluminescence of Er doped in a-Si : H
• タイトル（掲載誌）: 平成18(2006)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 2006 Fiscal Year Final Research Report
• 巻号年月日等（掲載誌）: 2004-2006
• 掲載巻: 2004-2006
• 掲載ページ: 53p.-
• 本文の言語コード: jpn
• 件名標目: 水素化アモルファスシリコン; エルビウム; 発光スペクトル; ダングリングボンド; 酸化アルミニウム薄膜; 多層構造; シュタルク準位; 配位子場; hydrogenated amorphous silicon; erbium; emission spectrum; dangling bond; alumina thin film; multilayer; Stark level; ligand field
• 対象利用者: 一般
• 一般注記: Siダングリングボンドの果たすEr発光に対する役割を調べるために、Siダングリングボンドのある場所と発光に関わるErのある場所を空間的に分離することを考え、Erを光学ギャップの大きい薄膜材料に添加して、その上にダングリングボンド密度を制御してアモルファスSiを作製した。光学ギャップの大きな材料としてLiNbO_3結晶薄膜とアモルファスAl_2O_3薄膜を用いたが、界面が1層だけの場合は、Erの発光に対するa-Si:H堆積の発光強度の増大は観測されなかった。観測の感度を上げるために、Erを添加したアモルファスAl_2O_33薄膜のあいだに約20nmの厚さのa-Si:H層を挟んだAl_2O_3:Er/a-Si:H/Al_2O_3:Er/a-Si:H/Al_2O_3:Erの多層構造を作製し、300度Cでアニールした所、Erの発光が観測された。a-Si:Hを挟まないAl_2O_3:Erの3屑構造だけでは同じアニール条件でErの発光は観測されないことから、a-Si:Hが空間的には離れたErの励起に何らかの影響を及ぼすことを示している。しかし、これがSiダングリングボンドを介した励起エネルギー移行によるものかどうかは分からない。Er添加Al_2O_3とa-Si:Hの厚さを変えて詳細な発光特性を調べる必要がある。Erのまわりの結晶場の影響を配位子場理論に基づいて考察し、低温(19K)での実験で得られたスペクトルと比較することにより、Erの入り方を明らかにしてきた。素性のはっきりしないパラメータを用いるのではなく、波動関数に基づいてシュタルク準位を計算して、Erを囲む酸素の作る正8面体が歪んだ構造がErの発光スペクトルと矛盾しない結果を与えることを示した。また、発光スペクトルが低エネルギー側ほど広い幅を示すのは、アモルファス物質固有の構造乱れがその主な原因であることを示した。; In order to see a role of Si dangling bonds in the photoluminescence(PL) mechanism of Er which is doped in a-Si : H, it is thought to be useful that the Er site is separated from the Si dangling bond site and the influence of changing the separation on the Er PL is observed. To realize the idea, Er ions are added in two kinds of wide gap materials to inhibit the optical absorption of the host materials. Crystalline LiNbO_3 or amorphous Al_2O_3 are tried as wide gap materials. On top of the Er-doped thin film of the wide gar material, a-Si : H was deposited. The Er PL was not enhanced, however, when there was only one interface between a-Si : H and the wide gap material. In order to have a better sensitivity, we prepared a multilayer structure of the formAl_2O_3 : Er/a-Si : H/Al_2O_3 : Er/a-Si : H/Al_2O_3 : Er with around 20 nm thick a-Si : H layers sandwiched between Er-doped Al_2O_3.After annealing at 300 C, the Er PL was observed, while the threefold-stacked layer without a-Si : H la yer did not exhibit the Er PL after the same procedure. The observed results indicate that the thin a-Si : H layer is useful to excite Er ions which locate apart from a-Si : H. We cannot conclude at present whether Si dangling bonds in a-Si : H really play a role in enhancing the Er PL or not. Further investigations by changing the thicknesses of a-Si : H and Er-doped Al_2O_3 are needed to clarify the mechanism.We also studied on the environment of an Er ion by calculating the Stark levels due to the ligand field and by comparing the results with the PL spectra observed at 19 K. A model fo the Er environment is one that an Er ion is surrounded six oxygens which are incorporated unintentionally into a-Si : H during preparation. It should be emphasized that we did not rely on fitting parameters whose physical meaning were not clear but started with the wavefunction of the Er ion. Thus the effect of changing the distance between the Er and 0 atoms on the Stark splitting can be deduced. We conlude that the environmental model is consistent with the observed Er PL spectra. The fluctuation of the structure due to the randomness of the amorphous network is most probably the origin of the linewidth of the Er PL spectra.; 研究課題/領域番号:16560005, 研究期間(年度):2004-2006; 出典：「アモルファスSi中のErの発光に対するダングリングボンドの役割」研究成果報告書 課題番号16560005 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
• DOI: 10.24517/00057178
• 一次資料へのリンクURL: https://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=50870&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
• オンライン閲覧公開範囲: 限定公開
• 著作権情報: CC BY-NC-ND
• 関連情報: https://kaken.nii.ac.jp/search/?qm=30019773; https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16560005/; https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-16560005/165600052006kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/
• 連携機関・データベース: 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• 提供元機関・データベース: 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA