【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NI1702

利用課題名 / Title

超短時間蛍光寿命の紫外蛍光膜開発

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋工業大学 / Nagoya Tech.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

薄膜　酸化亜鉛,センサ/ Sensor,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,光デバイス/ Optical Device,資源代替技術/ Resource alternative technology

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

小野 晋吾

所属名 / Affiliation

名古屋工業大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

中村　友哉

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

種村　眞幸

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NI-017：精密形状測定・局所磁気測定・局所電気特性評価装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

超高速センシングなどのための超短時間蛍光寿命を持つ紫外蛍光膜の開発を目的とし、電子サイクロトロン共鳴プラズマ支援中周波マグネトロンスパッタによる酸化亜鉛薄膜の成膜を試みた。電子サイクロトロン共鳴プラズマを使用した場合としない場合の比較を行い、膜の表面状態、結晶性、欠陥種と量の同定などの評価を行うことで、蛍光スペクトル形状及び蛍光寿命に及ぼす影響を調査した。

実験 / Experimental

中周波マグネトロンスパッタにおいて、電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いたものと用いていない厚膜をバッファ層無しでソーダ石灰ガラス基板上に作製した。この厚膜は約6㎛までの厚みのサンプルを複数作製し、各膜厚での表面状態の評価を行った。評価は、電子顕微鏡、ラマン分光、電子線励起発光分光、光励起発光分光、X線回折、原子間力顕微鏡などをお用いて行い、特に本支援機関においては、NI-017精密形状測定・局所磁気測定・局所電気特性評価装置を用いた評価を行った。精密形状測定・局所磁気測定・局所電気特性評価装置によって、微結晶の析出状況の変化を捉えるため、表面形状の計測を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

ノンドープの酸化亜鉛膜からは、バンド間遷移による強い紫外線発光が観測され、これまでに報告された中で最も短い超高速減衰時間を特徴とする優れた光学特性を示した。特に電子サイクロトロン共鳴プラズマを併用した場合には、各種欠陥に由来する可視発光が抑制され、厚さ 2.2μmの厚膜では、室温で最短の9 psの減衰時間を示した。このような厚膜の優れた特性は、堆積時の分子状酸素の解離と活性化亜鉛粒子の増加によって、欠陥が少なく酸素空孔の割合が低い高い結晶化度を持つ圧膜が堆積されたためであると推測される。ただ、NI-017精密形状測定・局所磁気測定・局所電気特性評価装置を用いた評価では、各薄膜において形状変化は測定されたものの、有意な差と断定できるものではなく、特徴的な傾向も観測できなかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件