並列タイトル等Optical properties of the photonic crystals based on nano-crystalline-Si-dispersed films as an optically active medium
タイトル（掲載誌）平成14(2002)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究報告書概要 = 2002 Fiscal Year Final Research Report Summary
一般注記金沢大学自然科学研究科
Siナノ結晶(nc-Si)分散薄膜において膜厚方向に結晶サイズ分布の周期的な変調を与え,このDBR構造を利用したFabry-Perot共振器を構成することによってスペクトル幅を20meV程度まで狭くできる。本研究では,さらに光波長オーダの2次元周期構造,いわゆるフォトニック結晶を構成することによる3次元的な光閉じ込めを実現し,より高レベルの放出光モード制御を実現することを目的としている。平成14年度は,前年度の結果と新たに生じた課題を踏まえ,主に次の3課題について研究を行った。1)フォトニツク結晶形成時のエッチング条件の最適化,2)DBR構造をもつnc-Si分散薄膜に2次元三角格子フォトニック結晶構造を付加.3)DBR/フォトニック結晶複合構造の発光特性測定.nc-Si分散薄膜のベースとなるa-SiOx薄膜は,プラズマCVD装置を用い堆積した.成膜後1100℃で1時間の熱処理を行い,膜中にnc-Siを分散生成させた.フォトニック結晶形成時のエッチングプロセスにおいては,エッチングの異方性並びに電子線用レジストとSiナノ結晶分散薄膜の選択比の調整が重要であった。今年度,エッチングガスをCF_4+H_2とし条件を最適化することにより,良好なエッチング特性を得られることが明らかになった。ただしこの場合,エッチレートが約1/5に減少してしまい,その回復が今後の課題である。また,DBR/フォトニック結晶複合構造の発光特性に関しては,膜面内への放出光の伝搬が抑制されることが確認された。共振器からの放出光強度の増加に関しては定量的な結論を得るに至っていない。トップリフレクタに金属薄膜を使用していることが損失につながっている可能性がある。
Nanocrystalline (nc-) Si-dispersed films, which are the silicon oxide thin films including nc-Si dispersively, are a new light-emitting material providing high efficiency visible photolminescence (PL). Previously, we have demonstrated that broad PL band width in the nc-Si-dispersed films can be narrowed effectively using a virtical optical cavity. In this project, we aimed to achieve a higher-order control of the light emission spectra of the nc-Si-dispersed films utilizing a two dimensional (2D) photonic crystal.The 2D photonic crystal structure was formed using an electron-beam lithography system. A triangular lattice with a lattice constant of 400 nm and 350 nm have been formed. The anisotropic etching of the nc-Si-dispersed films was achieved by using a CF_4-H_2 plasma of an appropriate feed gas ratio. It was confirmed that the propagation of emitted light along the layer was sufficiently suppressed by the 2D photonic crystal structure. On the other hand, the effect of the 2D photonic crystal structure on the spectra and intensity of the emmited light was not clear.
研究課題/領域番号:13650337, 研究期間(年度):2001 – 2002
出典：「Siナノ結晶分散薄膜を活性媒質として用いたフォトニック結晶の光学的特性」研究成果報告書 課題番号13650337（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-13650337/136503372002kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成
一次資料へのリンクURLhttps://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=57508&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
関連情報https://kaken.nii.ac.jp/ja/search/?kw=50221784
https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-13650337/
https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-13650337/136503372002kenkyu_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）