硅玻璃的光学性质.ppt

1、光学的性質,福井大学 工学部 葛生 伸,伝送損失,D. L. Griscom, J. Ceram. Soc. Jpn. 99, 923 (1991),赤外線領域光吸収,Si-OH，Si-H末端構造起因,骨格振動起因, 末端構造濃度定量, 結合角分布 仮想温度推定,R. Brckner, J. Non-Cryst. Solids, 5, 123 (1970),分光透過率,OH基関連吸収： 1.4 mm，2.2 mm，2.7mm,各温度時間加熱処理近赤外吸収 ,Wook et al., J Am. Ceram. Soc. 66, 693 (1983),体 (Cabasil) OH関連赤外吸収, 室

2、温脱気 500 C 脱気 800 C 脱気,粟津浩一非晶質材料応用(1999) p.70;原典 M. L. Hair, J. Non-Cryst. Solids 19, 299 (1975),OH,OH 関連赤外吸収下記参照: K. M. Davis and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, 201, 177 (1996).,J. E. Shelby, J. Appl. Phys. 50, 3702 (1979),SiOHSiH吸収,rad,線照射量,H2 = 6.5 1020 cm-3,吸光係数,eH = (0.450.06) eOH,eOH = 77.5

3、 dm3 mol-1 cm-1,G. Hetheringhton and K. H. Jack, Phys. Chem. Glass, 3, 129 (1962),赤外反射吸収, 表面付近情報, 情報,A. Agarwal, K. M. Davis, and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, 185, 191 (1995),1122 cm-1 Si-O-Si結合非対称振動 ,2260 cm-1 1122 cm-1 倍音,J. T. Fitch et al. J. Vac. Sci. Tech. B7, 153 (1989),酸化温度,酸化膜赤外吸収,1160

4、 cm1反射位置Si-O-Si結合角関係,nref : 反射得位置 n : Kramers-Krnig関係式得位置 q : Si-O-Si結合角 m = 2.67610-26 kg : 酸素原子質量 a = 5.30510-12 s/cm a = 600 N/m b = 100 N/m,A. Agarwal, K. M. Davis, and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, 185, 191 (1995),各種紫外真空紫外分光透過率,紫外真空紫外領域吸収 (固有吸収),吸収, 9 eV,吸収, 8.5, 11.5 eV, Urbach 端,欠陥構造吸収,末

5、端構造吸収,SiSi， SiSi， Si,Si-OH, Si-Cl,溶存気体分子吸収,O2, Cl2,短波長領域吸収,O. M. Sorokin et al. Opt. Spectrocs. 35, 291 (1973),13: NaCl KCl上後基板溶解除去 1. 70 nm 2. 130 nm, 3. 140 nm 4, 5: 反射,高吸収,Z. W. Weinberg et al. Phys. Rev. B19, 3107 (1979),反射 K-K変換,吸収,薄膜 eV領域吸収,A. Appleton et al. Physics of SiO2 and its interface,

6、 S. T. Pantelides Ed. (1978) p.94,吸収帯 8.7, 8.55, 8.45 eV,7.48.8 eV領域光吸収温度依存性,Urbach端,吸収非晶質乱熱広,I. T. Godmains et al. Phys. Stut. Sol. B116, 279 (1983),K. Saito and A. J. Ikushima, Phys. Rev. B 62, 8584 (2000),光吸収端温度依存性,SiSi結合7.6 eV帯,Kaminaw et al. Aool, Phy. Lett. 32, 98 (1978),吸収断面積 s = 410 -20 cm2,

7、Hosonoet al. Phys. Rev B44, 12043 (1991),塩素処理VAD法見7.6 eV帯,S. Hayashi et al. J. Non-Cryst. Solids 179, 235 (1994), Cl中1300C (脱水）4h 真空中1500C4h (化),真空焼結光吸収,外側,内側,1380C仮焼 1550C, 40 min 真空中焼結,Awazu et al. J. Appl. Phys 70, 69 (1991),後述,6.7 eV 帯 SiSiSi,cf. (Si3H8)吸収 7.6, 6.7 eV,6.7 eV吸収中Si-Si遷移,溶融石英無水合成見e

8、V付近吸収帯,5 eV 付近2種類吸収帯,B2a 帯,B2b 帯,R. Tohmon , M. Mizuno, Y. Ohki, K. Sasegawa, K. Nagasawa, and Y. Hama, Phys. Rev. B39, 1337 (1989),B2a 帯,B2b 帯,R. Tohmon , M. Mizuno, Y. Ohki, K. Sasegawa, K. Nagasawa, and Y. Hama, Phys. Rev. B39, 1337 (1989),B2a 帯B2b 帯発光発光励起,T. Bell et al. Phys. Chem. Glass 3, 141

9、(1962),Type II,Type I,II型I型溶融石英B2帯熱処理効果,熱処理前後各種吸収変化,熱処理前後溶融石英発光発光励起,熱処理前後ED-B 発光発光励起,熱処理伴II型溶融石英差,1150C，24 h,B2b 帯対,=Si： B2b帯原因仮定,N.Kuzuu and M.Murahara, Phys. Rev. B 47, 3083(1993),OH基減少量： 3.91017 cm3,B2b帯強度減少量： 0.25 cm1, 吸収断面積: s = 1.31018 cm2,(=Si： 減少量) = （OH減少量),cf. =Ge： s = 1.51018 cm2,O=Si：, O

10、=Ge： 吸収断面積s = 1.51018 cm2,K. Awazu and H. Kawazoe, J. Appl. Phys. 70, 69 (1991).,7.5 eV吸収帯減少原因,K. Watanabe and M. Zelkoff, J. Opt. Soc. Am. 43, 735 (1953),OH量減少伴？,ED 材示OH吸収，半値幅一致位置異。,OH間水素結合有無？,H. Hosono and Y. Ikuta, Nucl. Instrum. Moth. Phys. Res. B166-167, 691 (2000),OH減少量見積吸収断面積,s = 2.21018 cm2,

11、水吸収断面積 681018 cm2同程度。,真空焼結光吸収,外側,内側,1380C仮焼 1550C, 40 min 真空中焼結,Awazu et al. J. Appl. Phys 70, 69 (1991),FWHM 1.2 eV幅広5 eV帯,B2a 帯B2b 帯重合再現。, ?,中溶存吸収断面積,K. Awazu et al. J. Non-Cryst. Solids, 179, 214 (1994),POL (Peroxy- Linkage) Si-O-O-Si,OH量異VAD法差,酸素含有吸収,K. Awazu and H. Kawazoe, J. Appl. Phys. 68, 3584 (1990),Type IV,Type III,同同士差分子含有量差,Type IV，O2他POL(Si-O-O-Si)吸収考。,Type III，Si-O-量差関係？),塩素真空紫外吸収,K. Awazu et al. J. Appl. Phys. 69, 1849 (1991),SiCl4 真空紫外吸収,K. Awazu et al. J. Appl. Phys. 69, 1849 (1991),Cl2/He中焼結 a. Cl2/He = 5/10 b. Cl2/He = 3/10 c. Cl2/He = 1/10 He中焼結 d. 脱水