【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24BA0017
利用課題名 / Title
多機能走査型X線光電子分光分析装置を用いた環境半導体ナノ粒子薄膜のバンド構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（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
光デバイス/ Optical Device,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子分光/ Electron spectroscopy,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
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)
山田 博之
所属名 / Affiliation
物質・材料研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-026：多機能走査型X線光電子分光分析装置（XPS/UPS）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究の目的は、環境半導体ナノ粒子薄膜のバンドギャップエネルギー及びバンド構造を明らかにすることである。それゆえ、導電基板上にスピンコートでナノ粒子薄膜を形成後、紫外光電子分光法(UPS)及び低エネルギー逆光電子分光法(LEIPS)を適用して当該薄膜のバンドギャップエネルギー及びバンド構造を見積もる。
実験 / Experimental
水素化シルセスキオキサン(HSQ)を加水分解後、得られた白色粉末を1100 ℃で2時間焼成し、当該粉末をフッ化水素エッチングして水素終端シリコン量子ドット(SiQD)を合成4した。その後、SiQD表面を1-deceneでヒドロシリル化して高速クロマトグラフィー(GPC)で精製後、トルエンにSiQDを分散させて、Si基板上にスピンコートした。次に、当該基板を多機能走査型X線光電子分光分析装置にセットし、分析を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
UPSで得られたスペクトルから、SiQDの価電子帯エネルギー準位は、真空準位を基準にして-8.3 eVと見積もられた。一方で、LEIPSから得られたスペクトルから、SiQDの伝導帯エネルギー準位は、真空準位を基準にして-4.8 eVと見積もられた。これらの結果を総合して、SiQDのバンドギャップは3.5 eVと見積もられた。
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)
筑波大学ARIM事務局様、また機器担当の岡野彩子様には、本装置使用に多大なるご助力賜りましたことを、ここに感謝申し上げます。
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.
- 山田博之、白幡直人、長尾忠昭、「ポスト電気アニーリング処理によるコロイダルシリコン量子ドット発光ダイオードの外部量子収率増強」、口頭発表、第72回応用物理学会春季学術講演会
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