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ンの照射エネルギーが75[keV]、照射量が5×1016[ions/cm2]の試料を空気中アニールで はなく窒素中アニールでアニールを行い評価を行った。試料の発光特性を評価した結果、
空気中アニールの時と同様、700℃でアニールを行った時の方が発光強度が強いことが 確認できた。しかし、ピーク波長が空気中アニールを行った時より短波長側で見られた。
次にアニール温度による発光特性の変化を確認するために600℃,700℃,800℃,900℃
でアニールを行った試料を作製し、評価を行った。イオン照射量は Si イオンが 5.0×
1016[ions/cm2]で、C イオンが 2.0×1016[ions/cm2]である。この結果 700℃でアニール を行った試料から最も強い発光が確認できた。よってアニールが 600℃では不十分で、
800℃以上だとCイオンによる発光の影響が強く出てしまい弱くなってしまうと考えら
れる。
更にイオン照射量が多い試料として、Si イオンと C イオン共に 1.0×1017[ions/cm2] で、合計値が2.0×1017[ions/cm2]のイオンを照射した試料を作製し評価した。イオンの 照射量を多くすることで今までとは違う傾向が見られ、1000℃でアニールを行うとピ ーク波長が長波長側に移動した。このことから、イオン照射量が多くなると Si イオン の特徴がより強く表れると考えられる。
次に溶融石英基板にCイオン注入後Siイオンを注入した試料について評価を行った。
Cイオンの照射エネルギーは75[keV]、照射量は5.0×1016[ions/cm2]で、Siイオンの照 射エネルギーは150[keV]、照射量は3.0×1016～1.0×1017[ions/cm2]である。試料の発光 特性を評価した結果、アニールを行うことで発光強度が増加した。また、Si イオン注 入後Cイオンを注入した試料同様1000℃でアニールを行った時より700℃でアニール を行った時の方が強い発光を得ることができた。しかし、今までの結果ではイオンの注 入量が多い方が発光強度が強かったのに対し、今回の試料は注入量が多い試料の方が注 入量が少ない試料とより発光強度が弱い傾向が見られた。
次に、注入するイオンの順番が発光にどのような関係を与えるか調べるために試料の 比較を行った。比較した試料はSiイオンとCイオンの照射量が共に5.0×1016[ions/cm2] の も の と 、Si イ オ ン の 照 射 量 が 1.0×1017[ions/cm2]で C イ オ ン の 照 射 量 が
5.0×1016[ions/cm2]のものである。比較した結果、C イオンを先に注入した試料の方が
Si イオンを先に注入した試料よりピーク波長が短波長側で見られた。注入するイオン の順番でピーク波長に違いが見られたことから、注入するイオンの順番が発光に影響を 与えていると考えられる。
第3章では、今までの発光がイオン注入によるものか、基板欠損によるものか調べる ために、Ar イオンを注入した溶融石英基板にアニールを行った試料の作製と評価結果 について述べた。照射エネルギーは200[keV]で照射量は1.0×1016～1.0×1017[ions/cm2] である。どの試料でもアニールを行うことで発光がほぼ見られなくなった。これはアニ ールによってイオン照射時のダメージによる欠陥が修復されているからだと考えられ
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る。よって今までの発光が、イオン注入によるものだと言える結果となった。
第4章では、イオン注入され溶融石英基板の端面をPL測定し、イオン注入された分 布がどのような発光をするか評価することを試みた。今回は試料作製と測定系を確立す るところまで進んだ。今後は作製した試料を測定し、注入されたイオン分布がどのよう な発光をするか評価を行っていく。
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謝辞
本研究を行うにあたり、非常に有意義な研究テーマ・充実した研究環境を提供してい ただき、終始丁寧かつ適切なご指導を頂いた花泉修教授に深く感謝致します。
本研究を行うにあたり、的確な助言や研究において必要な知識や技術をご教授くださ り、終始暖かく見守って下さった三浦健太准教授に深く感謝致します。
本論文を作成するにあたり、ご多忙の中審査して頂いた、伊藤和男准教授に深く感謝 致します。
本論文の作成にあたり、適切な助言を賜り、丁寧に指導して下さった加田渉助教、ま た身近なところからサポートして下さった技術専門職員の野口克也氏に深く感謝致し ます。
本研究を行うにあたり、イオン注入装置を貸していただき、様々なご指導をいただい た日本原子力研究開発機構の関係各氏に深く感謝致します。
本研究を行うにあたり、共に研究し様々な面でサポートし合い、研究の進歩に大きく 貢献して下さった大学院博士前期課程1年狩野圭佑氏に深く感謝いたします。
研究生活の中で、共に研究に励み、有意義な研究生活を送らせて下さった研究室の皆 様に深く感謝致します。
最後に、有意義な学生生活を送るにあたり、精神的、経済的など様々な面で支援して いただき、支え続けて下さった両親に深く感謝いたします。
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参考文献
[1] 川上 彰二郎 監修“フォトニック結晶技術とその応用” シーエムシー出版 pp17
[2] 川尻 慎也“イオン注入を用いたフォトニック結晶導波路と発光素子の作製・評 価に関する研究” 平成21年度群馬大学大学院修士学位論文
[3] 越田 信義 監修“ナノシリコンの最新技術と応用展開” シーエムシー出版 pp.27,30
[4] 稲田 和紀“Ge イオン注入による溶融石英基板の発光に関する研究” 平成 22
年度群馬大学卒業論文
[5] 難波 進 編著“イオン注入技術” 工業調査会
[6] P.D.タウンゼント、P.J.チャンドラー、L.チョウ 著 雨倉 宏 訳(著)“イオン
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[11] Ryoichi Tohmon, Yasushi Shimogaichi, Hiroyasu Mizuno, and Yoshimichi ohki “2.7-Ev Luminescence in As-Manufactured High-Purity Silica Glass”
PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol.62 No12