JPH02307832A - Method for manufacturing semiconductor-doped glass thin film - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor-doped glass thin filmInfo
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- JPH02307832A JPH02307832A JP12650289A JP12650289A JPH02307832A JP H02307832 A JPH02307832 A JP H02307832A JP 12650289 A JP12650289 A JP 12650289A JP 12650289 A JP12650289 A JP 12650289A JP H02307832 A JPH02307832 A JP H02307832A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体ドープガラス薄膜に係り、より詳細に
は、スパッタリングにより化合物又は単体半導体が高粒
径分布にて埋め込まれ分散している半導体ドープガラス
薄膜とその製造法に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor-doped glass thin film, and more particularly, to a semiconductor doped glass thin film in which a compound or an elemental semiconductor is embedded and dispersed with a high particle size distribution by sputtering. This paper relates to doped glass thin films and their manufacturing methods.
(従来の技術及び解決しようとする課題)近年、高出力
レーザーの発達により、その周辺装置として非線形光学
材料が注目を集めている。(Prior Art and Problems to Be Solved) In recent years, with the development of high-power lasers, nonlinear optical materials have been attracting attention as peripheral devices.
殊に半導体ドープガラスは、三次の非線形性の点で有機
の高非線形材料を凌ぐ高い非線形性を示すのみならず、
psec応答の光双安定性も見い出され、光シヤツター
や光スィッチ、或いは光高速素子としての応用の可能性
に興味がもたれている。In particular, semiconductor-doped glass not only exhibits high nonlinearity that surpasses organic highly nonlinear materials in terms of third-order nonlinearity;
Optical bistability of the psec response has also been discovered, and there is interest in the possibility of its application as optical shutters, optical switches, or optical high-speed devices.
しかるに、従来、このような半導体ドープガラスとして
は、フィルターガラスとして用いられているバルク材に
ついて幾つか報告されているにすぎない。すなわち、析
出→急冷により得られるバルク材はSio、母材中にC
dSxSe、−x半導体などが粒径2o〜100人で0
.1.mo1%程度埋め込まれ1点在し、せいぜい2+
io+厚の薄片状のものであって、アニール(焼鈍)し
て粒径が調整されている。However, as such semiconductor-doped glasses, there have been only a few reports on bulk materials used as filter glasses. In other words, the bulk material obtained by precipitation → rapid cooling is Sio, and the base material contains C.
dSxSe, -x semiconductors, etc. have a particle size of 20 to 100.
.. 1. There is one spot embedded around mo1%, and at most 2+
It is in the form of flakes with a thickness of io+, and the particle size is adjusted by annealing.
しかも、それらの報告も、バルク材を用いた特性につい
ての研究報告に止まっている程度であり。Moreover, these reports are limited to research reports on properties using bulk materials.
製造法に関しては皆無といっても過言ではない。It is no exaggeration to say that there is no manufacturing method.
今後の利用を考慮すると、バルク材では厚みがありすぎ
、またドープされる半導体の種類が上記のものに限られ
ると共にその粒径が大きく、しかも粒径分布を均一にコ
ントロールすることが不可能であるため、その利用範囲
に限界がある。Considering future use, the bulk material is too thick, the types of semiconductors to be doped are limited to those listed above, and the grain size is large, making it impossible to control the grain size distribution uniformly. Therefore, its range of use is limited.
本発明は、か)る事情に鑑みてなされたものであって、
薄膜状であって、しかも超微粒子の種々の化合物半導体
を高粒径分布にてSiO□ガラス中に分散した半導体ド
ープガラス薄膜を提供し、またその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and
The object of the present invention is to provide a semiconductor-doped glass thin film in the form of a thin film in which ultrafine particles of various compound semiconductors are dispersed in SiO□ glass with a high particle size distribution, and to provide a method for producing the same. be.
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するため、本発明者は、まず、半導体ド
ープガラスの薄膜化技術について検討した。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the inventors first studied a technique for thinning semiconductor-doped glass.
薄膜を得る方法としては気相法が考えられるが、そのう
ち、蒸着法ではSio、ガラスのアモルファス化が困難
である。この点、スパッタリングによればアモルファス
化が容易であることから、スパッタリングについて更に
鋭意研究を重ねた。A vapor phase method can be considered as a method for obtaining a thin film, but among these, it is difficult to make SIO and glass amorphous using a vapor deposition method. In this regard, since it is easy to make the material amorphous by sputtering, we have conducted further intensive research on sputtering.
その結果、Ar等の希ガスでスパッタリングすることに
より、超微粒子の化合物又は単体半導体が、しかもその
成分系が制限されずに、Sin、ガラス中に粒径が揃っ
た状態で高濃度に分散でき、しかも敢えてアニールを必
要としない薄膜が得られることが判明した。更にその粒
径が任意にコントロールでき、量子サイズ効果がえられ
るので、バルク材よりも利用範囲が著しく拡大できるこ
と知見し、ここに本発明をなしたものである。As a result, by sputtering with a rare gas such as Ar, ultrafine particles of compounds or single semiconductors can be dispersed at high concentrations with uniform particle sizes in Sin and glass without any restrictions on their component systems. Moreover, it has been found that a thin film that does not require annealing can be obtained. Furthermore, since the particle size can be controlled arbitrarily and a quantum size effect can be obtained, the range of use can be significantly expanded compared to that of bulk materials, and the present invention has been made based on this finding.
すなわち、本発明に係る半導体ドープガラス薄膜は、S
io、アモルファスガラス中に1粒径100Å以下、含
有量1mol%以上の化合物又は単体半導体微粒子が均
一に分散していることを特徴とするものである。That is, the semiconductor-doped glass thin film according to the present invention has S
io, amorphous glass is characterized in that compound or single semiconductor fine particles each having a particle diameter of 100 Å or less and a content of 1 mol % or more are uniformly dispersed.
また、その製造方法に係る本発明は、Sin、からなる
ターゲット上に化合物又は単体半導体多結晶を置き、A
r等のガスを用いてスパッタリングすることにより、S
io、ガラス中に均一な粒径の化合物又は単体半導体が
分散した半導体ドープガラス薄膜を得、更に必要に応じ
てアニールを施すことを特徴とする半導体ドープガラス
薄膜の半導体粒径分布制御法を要旨とするものである。In addition, the present invention relating to the manufacturing method includes placing a compound or single semiconductor polycrystal on a target made of Sin,
By sputtering using a gas such as r, S
io, a method for controlling the semiconductor particle size distribution of a semiconductor-doped glass thin film, which is characterized by obtaining a semiconductor-doped glass thin film in which a compound or an elemental semiconductor with a uniform particle size is dispersed in the glass, and further annealing as necessary. That is.
以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.
(作用)
本発明によるスパッタリングにおいては、5iO1をタ
ーゲットとし、このターゲット上に化合物又は単体半導
体のチップを置くが、少なくともAr等のガスを用いる
必要があり、導入したガスによって化合物又は単体半導
体チップとターゲットとを叩くことにより、アモルファ
ス化したSio2ガラス中に超微粒子の化合物又は単体
半導体を均一に分散させることができる。(Function) In sputtering according to the present invention, 5iO1 is used as a target, and a compound or single semiconductor chip is placed on this target. However, it is necessary to use at least a gas such as Ar, and the introduced gas can separate the compound or single semiconductor chip. By hitting the target, the ultrafine compound or elemental semiconductor can be uniformly dispersed in the amorphous Sio2 glass.
化合物又は単体半導体としては、特に制限されるもので
はなく、Sin、と馴染みの悪い元素で重く激化しにく
い元素を有する化合物が特に好ましい0例えば、CdT
e、CdS、CdSe、ZnS、ZnTe、ZnSe、
PbI2、InP、Cd5nPz、CdSxSe、−x
、 ZnGeAs、、 0句As、 Si、 S
i −Ge、InSb、CuClなどが挙げられる。こ
れらのうち、CdTe、CdS、CdSe、ZnS、Z
nTe。The compound or single semiconductor is not particularly limited, and compounds containing an element that is heavy and difficult to intensify, such as Sin, which is an unfamiliar element, are particularly preferable. For example, CdT
e, CdS, CdSe, ZnS, ZnTe, ZnSe,
PbI2, InP, Cd5nPz, CdSxSe, -x
, ZnGeAs,, 0 clauses As, Si, S
Examples include i-Ge, InSb, CuCl, and the like. Among these, CdTe, CdS, CdSe, ZnS, Z
nTe.
Zn5e、GaAs等はYAGレーザーの2倍波(〜2
.3sV)に整合し、InP、Cd5nP、、ZnGe
As、等は1倍波(〜1.2eV)に整合する。Zn5e, GaAs, etc. have the double wave of YAG laser (~2
.. 3sV), InP, Cd5nP, ZnGe
As, etc. are matched to the first harmonic wave (~1.2 eV).
スパッタリング条件は、特に制限されないが、以下に主
として粒径分布を制御する上で望ましい条件を示す。Although the sputtering conditions are not particularly limited, the following are conditions that are desirable mainly for controlling the particle size distribution.
基板温度は高いほど粒径が小さくなるので、基板温度に
よっても粒径分布をコントロール可能である。加熱温度
は、ドープすべき化合物又は単体半導体の種類にもよる
が、400℃程度の温度も可能である。なお、基板を水
冷することもできる。Since the higher the substrate temperature, the smaller the particle size becomes, the particle size distribution can also be controlled by the substrate temperature. Although the heating temperature depends on the type of compound or single semiconductor to be doped, a temperature of about 400° C. is also possible. Note that the substrate can also be water-cooled.
ターゲット上に配置する化合物又は単体半導体チップの
個数及び位置については、ターゲットの中央乃至はぼ中
央に1個又は複数個のチップを置くか、或いはターゲッ
ト上に複数個のチップを等間隔乃至対称形(例、円形状
)に置くのが望ましい。Regarding the number and position of compound or single semiconductor chips placed on the target, one or more chips may be placed in the center or near the center of the target, or multiple chips may be placed on the target at equal intervals or symmetrically. (For example, it is preferable to place it in a circular shape).
チップの個数(ターゲツト面積比)は化合物又は単体半
導体の含有量及び粒径に影響を及ぼし、個数が増すほど
粒径が大きくなり、100Å以下の超微粒子半導体が得
られ、15Å以下の粒径も可能である。チップの間隔を
狭くするほど、得られる試料中に多量の化合物又は単体
半導体を含有させることができ、通常、1鳳。1%以上
を分散させることができる。なお、ターゲツト面積比で
は1%以上が可能であり、個数が多いほど大きい粒径に
し得る。The number of chips (target area ratio) affects the content and particle size of the compound or single semiconductor, and as the number increases, the particle size increases, and ultrafine semiconductor particles of 100 Å or less can be obtained, and particle sizes of 15 Å or less can also be obtained. It is possible. The narrower the spacing between the chips, the more compounds or elemental semiconductors can be contained in the resulting sample. 1% or more can be dispersed. Note that the target area ratio can be 1% or more, and the larger the number, the larger the particle size.
薄膜の厚さはスパッタリング時間によりコント。Thin film thickness is controlled by sputtering time.
ロールすることができる。Can be rolled.
他の条件トシテは、150〜200W、1O−3T o
rrレベルであり、スパッタガスとしては通常Ar等の
希ガスを用いる。Other conditions are 150-200W, 1O-3To
rr level, and a rare gas such as Ar is usually used as the sputtering gas.
なお、スパッタリングにより得られた半導体ドープガラ
ス薄膜は、歌えてアニールする必要はないが、アニール
した場合には処理時間と共に粒径が大きくなる。Note that the semiconductor-doped glass thin film obtained by sputtering does not need to be annealed, but if annealed, the grain size increases with processing time.
かくして得られる半導体ドープガラス薄膜は。The semiconductor-doped glass thin film thus obtained is.
Sio2アモルファスガラス中に、粒径100Å以下、
含有量1mol%以上の化合物又は単体半導体微粒子が
均一に分散している性状を有している。In Sio2 amorphous glass, particle size of 100 Å or less,
It has a property that the compound or single semiconductor fine particles containing 1 mol % or more are uniformly dispersed.
この半導体ドープガラス薄膜は、従来のバルク材よりも
光学吸収端がシャープであることがら、例えば、光スィ
ッチとして用いた場合、バルク材と同様な特性を発揮し
得ると期待される。Since this semiconductor-doped glass thin film has a sharper optical absorption edge than conventional bulk materials, it is expected that it will exhibit the same characteristics as bulk materials when used, for example, as an optical switch.
(実施例) 次に本発明の実施例を示す。(Example) Next, examples of the present invention will be shown.
失産勇工
Sin、からなるターゲットの中央に2〜6個のCdT
e半導体チップを置き、200W、基板温度240℃、
5×10−T orrの条件でArでスパッタリングを
行ない、半導体ドープ薄膜を得た。2 to 6 CdT in the center of the target consisting of Yuko Sin,
Place the semiconductor chip, 200W, substrate temperature 240℃,
Sputtering was performed with Ar under conditions of 5×10 − Torr to obtain a semiconductor-doped thin film.
なお、チップ個数については、第1図中、aが3個、b
が4個、Cが6個で、それぞれターゲット中央に置き、
dは2個のチップをターゲット中心から等距離層して置
いた場合であり、またターゲツト面積比はそれぞれ、a
が3.1%、bが4゜2%、Cが6.3%、dが2.1
%である。Regarding the number of chips, in Fig. 1, a is 3 and b is 3.
There are 4 pieces of C and 6 pieces of C, each placed in the center of the target.
d is the case where two chips are placed equidistantly from the center of the target, and the target area ratio is a.
is 3.1%, b is 4°2%, C is 6.3%, d is 2.1
%.
各試料の光学吸収端を第1図に示す。なお、光学吸収端
とは、Sio、と試料を重ね、試料側から入射する入射
光と反射光との比率(透過率)によりエネルギーギャッ
プを求め、透過率とエネルギーギャップの関係を表した
もので、同図の縦軸は透過率(%)、横軸は光エネルギ
ー(e V )である。FIG. 1 shows the optical absorption edge of each sample. Note that the optical absorption edge is the relationship between transmittance and energy gap, which is obtained by overlapping Sio and a sample and determining the energy gap from the ratio (transmittance) of the incident light entering from the sample side and the reflected light. , the vertical axis of the figure is the transmittance (%), and the horizontal axis is the optical energy (e V ).
第1図より、半導体ドープ薄膜は、バルク材よりも優れ
た特性が得られ、しかも粒径が小さいほどエネルギーギ
ャップが高エネルギー側にシフトし、量子サイズ効果が
得られることがわかる。そのシフトは半径の2乗の逆数
にほぼ比例し、理論にフィツトしていることが確認され
た。第2図は試料のX線回折結果を示したものである。From FIG. 1, it can be seen that the semiconductor-doped thin film has better properties than the bulk material, and that the smaller the particle size, the more the energy gap shifts to the higher energy side, and the quantum size effect is obtained. The shift was approximately proportional to the reciprocal of the square of the radius, confirming that it fits the theory. FIG. 2 shows the results of X-ray diffraction of the sample.
また、得られた試料における半導体粒子の平均粒径は、
X線で11察したところ、aは22人、bは27人、C
は41人、dは62人であった。In addition, the average particle size of semiconductor particles in the obtained sample is
11 X-rays showed that there were 22 people in A, 27 in B, and 27 people in C.
There were 41 people in ``D'' and 62 people in ``D''.
なお、第3図は第1図の試料aについてアニール(60
0”CXQ〜55hr)を施した場合の光学吸収端を示
したものであり、アニール時間と共に粒径が大きくなり
、エネルギーギャップが低エネルギー側にシフトとして
いる。しかし、アニールを施さなくとも(Ohr)、優
れた特性が得られることがわかる。In addition, FIG. 3 shows sample a in FIG. 1 after annealing (60
The graph shows the optical absorption edge when annealing (0"C ), it can be seen that excellent characteristics can be obtained.
失産五又
Sin、からなるターゲットの中央に2個〜8個のCd
Se半導体チッ゛プを置き、150〜200W、基板温
度240℃、5×10″″3Torrの条件でArでス
パッタリングを行ない、半導体ドープ薄膜を得た。2 to 8 CDs in the center of the target consisting of abortive five-pronged Sin,
A Se semiconductor chip was placed, and sputtering was performed with Ar under the conditions of 150 to 200 W, a substrate temperature of 240° C., and 5×10″3 Torr to obtain a semiconductor doped thin film.
各試料の光学吸収端を第4図に示す0図中、平均粒径は
チップ個数により15Å以下の場合(図中右端の曲線)
から、26人の場合まで変化した。The optical absorption edge of each sample is shown in Figure 4. In Figure 4, the average particle size is 15 Å or less depending on the number of chips (curve at the right end of the figure).
The number of cases varied from 1 to 26.
第4図より、光学吸収端はチップの個数が増すと粒径が
大きくなり、低エネルギー側にシフトしていることがわ
かる。From FIG. 4, it can be seen that as the number of chips increases, the particle size increases and the optical absorption edge shifts to the lower energy side.
失胤五立
SiO□からなるターゲット上に8個のCdS半導体チ
ップを円形状に置き、200W、基板温度=200℃、
150℃、水冷の3通りに変化させ、5 X 10−”
Torrの条件でArでスパッタリングを行ない、半導
体ドープ薄膜を得た。Eight CdS semiconductor chips were placed in a circular shape on a target made of SiO□, 200W, substrate temperature = 200°C,
150℃, water cooling, 5 x 10-”
Sputtering was performed with Ar under Torr conditions to obtain a semiconductor-doped thin film.
各試料の光学吸収端を第5図に示すように、基板温度は
高いほど粒径が小さくなり、高エネルギー側にシフトし
ていることがわかる。なお、平均粒径はaが27人、b
が31人、Cが53人であった・
去】0」先
Sin、からなるターゲット上に4個、6個又は8個の
GaAs半導体チップを円形状に置き、2゜OW、基板
温度:水冷、5 X 10−3Torr、スパッタ時間
: 30m1n(チップ数4個、6個)、60m1n(
チップ数8個)の条件でArでスパッタリングを行ない
、半導体ドープ薄膜を得た。As shown in FIG. 5, the optical absorption edge of each sample shows that the higher the substrate temperature, the smaller the particle size and the shift toward higher energy. In addition, the average particle diameter is 27 people for a, and
4, 6, or 8 GaAs semiconductor chips were placed in a circular shape on a target consisting of 31 people and 53 people in C. 2゜OW, substrate temperature: water cooling. , 5 X 10-3 Torr, sputtering time: 30 m1n (number of chips: 4, 6), 60 m1n (
Sputtering was performed with Ar under the condition of 8 chips) to obtain a semiconductor-doped thin film.
各試料の光学吸収端を第6図に示す。また、平均粒径は
、a(チップ数4個、ターゲツト面積比4.1%)が1
5人、b(チップ数6個、ターゲット面積比6.2%)
が22人、C(チップ数8個、ターゲット面積比8.3
%)が26人であった。FIG. 6 shows the optical absorption edge of each sample. In addition, the average particle diameter is 1 (number of chips: 4, target area ratio: 4.1%).
5 people, b (6 chips, target area ratio 6.2%)
22 people, C (number of chips 8, target area ratio 8.3
%) were 26 people.
第6図より、ターゲツト面積比が増すと粒径が大きくな
り、エネルギーギャップが低エネルギー側にシフトし、
ターゲツト面積比依存性があることがわかる。From Figure 6, as the target area ratio increases, the particle size increases and the energy gap shifts to the lower energy side.
It can be seen that there is a dependence on the target area ratio.
更に、上記チップ数が8個の場合について、基板温度を
150℃、250℃、400℃に変化させ、光学吸収端
の基板温度依存性を調べた。その結果は、実施例5の場
合と同様、第7図に示すように、基板温度が高いほど粒
径が小さくなり、エネルギーギャップが高エネルギー側
にシフトしている。Further, in the case where the number of chips is 8, the substrate temperature was changed to 150° C., 250° C., and 400° C., and the dependence of the optical absorption edge on the substrate temperature was investigated. As in the case of Example 5, as shown in FIG. 7, the results show that the higher the substrate temperature is, the smaller the particle size is, and the energy gap is shifted to the higher energy side.
ヌILジ Sin、からなるターゲット上にZnS半導体チ。Nu IL Ji A ZnS semiconductor chip is placed on a target consisting of Sin.
ツブを中央に1個置いた場合と、円形状に100個置た
場合について、200W、基板温度:水冷、5 X 1
0−’Torr、スパッタ時間:60m1nの条件でA
rでスパッタリングを行ない、半導体ドープ薄膜を得た
。200W, substrate temperature: water cooling, 5 x 1 for the case where one lump is placed in the center and the case where 100 pieces are placed in a circular shape.
A under the conditions of 0-' Torr and sputtering time: 60 m1n.
Sputtering was performed at r to obtain a semiconductor doped thin film.
各試料の光学吸収端を第8図に示す。また、平均粒径は
、a(チップ数1個、ターゲツト面積比↓%)が36人
、b(チップ数10個、ターゲツト面積比10%)が5
5人であった。FIG. 8 shows the optical absorption edge of each sample. In addition, the average particle diameter was 36 for a (1 chip, target area ratio ↓%) and 5 for b (10 chips, 10% target area ratio).
There were 5 people.
第8図より、チップ個数が増すと粒径が大きくなり、エ
ネルギーギャップが低エネルギー側にシフトしており、
実施例2.4の場合と同様の結果が得られた。From Figure 8, as the number of chips increases, the particle size increases and the energy gap shifts to the lower energy side.
Similar results were obtained as in Example 2.4.
叉洸桝旦
SiO2からなるターゲット上にZnTe半導体チップ
を中央に2個置いた場合と、円形状に4個又は8個置い
た場合について、200W、基板温度:250℃、水冷
、5×10″″3Torr、スパッタ時間=20〜30
m1nの条件でArでスパッタリングを行ない、半導体
ドープ薄膜を得た。200 W, substrate temperature: 250°C, water cooling, 5 x 10'' when two ZnTe semiconductor chips were placed in the center on a target made of SiO2, and when four or eight ZnTe semiconductor chips were placed in a circular shape. "3 Torr, sputtering time = 20~30
Sputtering was performed with Ar under conditions of m1n to obtain a semiconductor-doped thin film.
各試料の光学吸収端を化合物半導体粒子の粒径との関係
で第9図に示す。また、平均粒径は、a(チップ数2個
、基板温度250℃、ターゲツト面積比2%)が28人
、 /(チップ数2個、水冷基板、ターゲツト面積比
2%)が32人、b(チップ数4個、ターゲツト面積比
4%)が59人、C(チップ数8個、ターゲツト面積比
8%)が93人であった。FIG. 9 shows the optical absorption edge of each sample in relation to the particle size of the compound semiconductor particles. In addition, the average particle size was 28 people for a (2 chips, 250°C substrate temperature, 2% target area ratio), 32 people for / (2 chips, water-cooled board, 2% target area ratio), and 32 people for / (2 chips, water-cooled board, 2% target area ratio). (4 chips, target area ratio 4%) was selected by 59 people, and C (8 chips, target area ratio 8%) was selected by 93 people.
第9図より、チップ個数を増すと粒径が大きくなり、ま
た基板温度を高くすると粒径が小さくなる。From FIG. 9, as the number of chips increases, the particle size increases, and as the substrate temperature increases, the particle size decreases.
以上の実施例の実験結果より、半導体ドープガラス薄膜
のエネルギーギャップは、化合物半導体粒径で定まり、
その粒径をコントロールするには、以下の方法によれば
よいことが判明した。From the experimental results of the above examples, the energy gap of the semiconductor-doped glass thin film is determined by the compound semiconductor particle size,
It has been found that the following method can be used to control the particle size.
■ Sio2ターゲット上の化合物半導体チップの面積
(ターゲツト面積比)を大きくすることにより、粒径を
揃ったまま大きく制御することができる。(2) By increasing the area of the compound semiconductor chip on the Sio2 target (target area ratio), the particle size can be controlled to be large while keeping it uniform.
■ アニール時間と共に粒径を大きくすることができる
。■ Particle size can be increased with annealing time.
■ 基板温度を高くすることにより1粒径を揃ったまま
大きく制御することができる。(2) By increasing the substrate temperature, it is possible to greatly control the grain size while keeping it uniform.
笑凰災ユ
実施例2で得られた試料のうち、粒径26人の試料(化
合物半導体:Cd5e)にレーザーを当てて、レーザー
を切った時(時間: Qpsec)からのPL(電子と
ホールの再結合で出す光)の強度の発光波長と時間との
関係を調べた。Among the samples obtained in Example 2, a laser was applied to a sample (compound semiconductor: Cd5e) with a particle size of 26, and the PL (electron and hole) from the time the laser was cut (time: Qpsec) was calculated. We investigated the relationship between the intensity of the light emitted by recombination (the light emitted by recombination), the emission wavelength, and time.
その結果は、第10図に示すように、551nmの波長
の光が強度が最も大きく、65 Q psecで消えて
いることがわかる。現在のスイッチング時間の最も短い
ものでは消えるまでに40psecを要するが、バルク
材の場合が10 n5ec〜10 ’psecであるの
に対し、極めて短いことが確認され、これから高速光シ
ャッター、光スィッチ等として十分利用可能であること
がわかる。As shown in FIG. 10, the results show that light with a wavelength of 551 nm has the highest intensity and disappears at 65 Q psec. The current shortest switching time requires 40 psec to turn off, but compared to 10 n5ec to 10' psec for bulk materials, it has been confirmed that this is extremely short, and it will be used as a high-speed optical shutter, optical switch, etc. It can be seen that it is fully usable.
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明によれば、半導体ドープガ
ラスを薄膜化でき、しかも、従来のバルク材のように半
導体の種類や含有量が制約される等の問題を招くことな
く、超微粒子の化合物又は単体半導体を粒径が揃った状
態でSin、ガラス中に分散でき、更には1粒径をコン
トロールできるので、工業的利用を著しく促進するもの
である。(Effects of the Invention) As detailed above, according to the present invention, it is possible to make semiconductor-doped glass into a thin film, but it also causes problems such as restrictions on the type and content of semiconductors as in conventional bulk materials. It is possible to disperse ultrafine particles of compounds or elemental semiconductors with uniform particle sizes in Sin or glass without any problems, and furthermore, the particle size can be controlled, which significantly promotes industrial use.
したがって、バルク材の場合と同様、高い非線形性を有
すると共に、バルク材よりも優れたpseC応答の光双
安定性も有する半導体ドープガラス薄膜を提供できるの
で、光シヤツター、光スイッチ或いは光高速応答素子と
しての応用が十分期待できる。Therefore, as in the case of bulk materials, it is possible to provide semiconductor-doped glass thin films that have not only high nonlinearity but also optical bistability of pseC response superior to bulk materials, so they can be used in optical shutters, optical switches, or optical high-speed response devices. It is fully expected that it will be applied as a.
第1図は半導体(CdTe)ドープガラス薄膜の光学吸
収端を示す図、第2図はその薄膜のX線回折結果を示す
図、第3図はその一部の薄膜についてアニール時間依存
性を示す図であり、
第4図及び第5図は半導体(CdSe)ドープガラス薄
膜の光学吸収端を示す図、
第6図及び第7図は半導体(GaAs)ドープガラス薄
膜の光学吸収端を示す図、
第8図は半導体(ZnS)ドープガラス薄膜の光学吸収
端を示す図、
第9図は半導体(ZnTe)ドープガラス薄膜の光学吸
収端を示す図、
第10図は半導体(CdSe)ドープガラス薄膜にレー
ザーを当てて、レーザーを切った時からのPLの強度の
発光波長と時間との関係を示す図である。
特許出願人 新技術開発事業団
代理人弁理士 中 村 尚
光エネルギ’−(eV)
光エネルギ―(酵)
第2図
内A 28 (/i)
光重オルキー(eV)
透通・計 (勾
直砲牢 (〃)
リ 普
遣 直季 C’/−)
透 過¥ (’/、)Figure 1 shows the optical absorption edge of a semiconductor (CdTe) doped glass thin film, Figure 2 shows the X-ray diffraction results of the thin film, and Figure 3 shows the annealing time dependence of some of the thin films. 4 and 5 are diagrams showing the optical absorption edge of a semiconductor (CdSe) doped glass thin film, FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the optical absorption edge of a semiconductor (GaAs) doped glass thin film, Figure 8 shows the optical absorption edge of a semiconductor (ZnS) doped glass thin film, Figure 9 shows the optical absorption edge of a semiconductor (ZnTe) doped glass thin film, and Figure 10 shows the optical absorption edge of a semiconductor (CdSe) doped glass thin film. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the emission wavelength of the PL intensity and time after the laser is applied and the laser is turned off. Patent applicant Naomitsu Nakamura, patent attorney representing the New Technology Development Corporation Direct gun prison (〃) Ri Futei Naoki C'/-) Transparent ¥ ('/,)
Claims (8)
体半導体多結晶を置き、Ar等のガスを用いてスパッタ
リングすることにより、SiO_2ガラス中に均一な粒
径の化合物又は単体半導体が分散した半導体ドープガラ
ス薄膜を得ることを特徴とする半導体ドープガラス薄膜
の半導体粒径分布制御方法。(1) By placing a compound or single semiconductor polycrystal on a target made of SiO_2 and sputtering using a gas such as Ar, a semiconductor-doped glass thin film in which a compound or single semiconductor with a uniform particle size is dispersed in SiO_2 glass A method for controlling semiconductor grain size distribution in a semiconductor-doped glass thin film, characterized in that it obtains the following:
CdSe、ZnS、ZnTe、ZnSe、PbI_2、
InP、CdSnP_2、CdSxSe_1_−_x、
ZnGeAs_2、GaAs、Si、Si−Ge、In
Sb、CuClのうちの1種からなる請求項1に記載の
方法。(2) The compound or single semiconductor is CdTe, CdS,
CdSe, ZnS, ZnTe, ZnSe, PbI_2,
InP, CdSnP_2, CdSxSe_1_-_x,
ZnGeAs_2, GaAs, Si, Si-Ge, In
The method according to claim 1, comprising one of Sb and CuCl.
ップの個数を変えてその粒径を制御する請求項1に記載
の方法。(3) The method according to claim 1, wherein the particle size is controlled by changing the number of compounds or single semiconductor chips placed on the target.
物又は単体半導体粒径を制御する請求項1又は3に記載
の方法。(4) The method according to claim 1 or 3, wherein the particle size of the compound or single semiconductor is controlled by changing the sputtering operation and the substrate temperature.
により化合物又は単体半導体粒径を制御する請求項1、
3又は4に記載の方法。(5) claim 1, wherein the particle size of the compound or single semiconductor is controlled by annealing the semiconductor-doped glass thin film;
The method described in 3 or 4.
Å以下、含有量1mol%以上の化合物又は単体半導体
微粒子が均一に分散していることを特徴とする半導体ド
ープガラス薄膜。(6) Particle size 100 in SiO_2 amorphous glass
A semiconductor-doped glass thin film characterized in that compound or single semiconductor fine particles having a content of 1 mol % or more are uniformly dispersed.
たスパッタリングによりドーピングされたものである請
求項6に記載の半導体ドープガラス薄膜。(7) The semiconductor-doped glass thin film according to claim 6, wherein the compound or single semiconductor is doped by sputtering using a gas such as Ar.
たスパッタリングによりドーピングされ、アニールが施
されている請求項6又は7に記載の半導体ドープガラス
薄膜。(8) The semiconductor-doped glass thin film according to claim 6 or 7, wherein the compound or single semiconductor is doped by sputtering using a gas such as Ar and annealed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12650289A JP2885418B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Method for producing semiconductor-doped glass thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12650289A JP2885418B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Method for producing semiconductor-doped glass thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307832A true JPH02307832A (en) | 1990-12-21 |
| JP2885418B2 JP2885418B2 (en) | 1999-04-26 |
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ID=14936797
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12650289A Expired - Fee Related JP2885418B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Method for producing semiconductor-doped glass thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2885418B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03187951A (en) * | 1989-12-15 | 1991-08-15 | Hoya Corp | Semiconductor-containing glass |
| US6140404A (en) * | 1995-12-15 | 2000-10-31 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Non-linear optical material and process for the preparation thereof |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP12650289A patent/JP2885418B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03187951A (en) * | 1989-12-15 | 1991-08-15 | Hoya Corp | Semiconductor-containing glass |
| US6140404A (en) * | 1995-12-15 | 2000-10-31 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Non-linear optical material and process for the preparation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2885418B2 (en) | 1999-04-26 |
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