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光の三原色で発光するシリコンナノ結晶
ナノテク】発信:2009/05/08(金) 11:03:51  

  広島大自然科学研究支援開発センターの齋藤健一准教授らは、フルカラーおよび紫外線領域で発光するシリコンナノ結晶の生成に成功した。高強度レーザと超臨界流体を組み合わせた世界初の独自手法で生成。シリコンナノ結晶を急冷すると発光強度が100倍増加し、発光色も制御できることが明らかになった。照明、ディスプレー、光電子デバイスなどへの応用が期待される。科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業さきがけ「構造制御と機能」領域との共同研究による成果。米国化学会誌「The Journal of Physical Chemistry C」オンライン版で4月16日発表された。

  シリコン(Si)は太陽電池など光検出器などの光電変換素子としては実用化されているが、バルクSiの発光強度が弱く、発光波長が赤外線であるため発光素子においては実用化されていなかった。研究グループは2005年にレーザーと超臨界流体を組み合わせ、ナノ構造体を生成する手法を世界で初めて開発。高強度レーザーを固体に照射すると、光吸収した表面近傍の原子・分子が高密度に励起され、最終的に数100m/sでナノ物質が噴出するパルスレーザーアブレーションと呼ばれる現象を利用した。

  齋藤准教授はこの手法で、出力が最大ギガワットに達する高強度レーザー(パルス幅数10ナノ秒)を超臨界二酸化炭素雰囲気下で固体シリコンに照射。生成物の電子顕微鏡観測、スペクトル観測、小角X線散乱測定、元素分析等で構造解析と光物性研究を行った。

  その結果、近紫外、紫、青、緑、赤の領域で発光するシリコンナノ結晶の生成が確認された。また蛍光顕微鏡で、光の三原色で発光する画像の観測にも成功した。発光波長と発光強度は生成時の超臨界流体の圧力で制御できたという。またレーザー照射直後に生成したシリコンナノ結晶を、超臨界流体で急速冷却すると100倍の発光強度の増加が観測された。(科学、4月24日号2面)



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