超微結晶Siの量子閉じ込め効果と青色発光

Abstract

アモルファスSiの結晶成長により作製した超微結晶Si薄膜は室温において強い青色の発光を示す。Si結晶の粒径を3-5nmに低減させると、発光が起こる。薄膜中では、青の波長領域において、粒径に依存する量子状態が発生するのが観測されている。この青色光の放出は量子閉じ込め効果に起因するSi超微結晶中の直接遷移に基づくものである。酸化シリコンの青色発光への寄与についてはここでは触れなかった。Si超微結晶の直接遷移の増強現象を理解するためのモデルを提案した。

Nanocrystalline Si thin films formed by crystallization of amorphous Si show intense blue luminescence at room temperature. The grain size reduction of Si crystallites to 3-5 nanometers leads to the generation of the luminescence. Size dependent quantum states generation at the blue wavelength region is observed in the thin films. It is demonstrated that the blue emission is due to direct transitions in Si nanocrystallites caused by a quantum confinement effect. The contribution of silicon dioxide to the blue emission is excluded by this work. A model is proposed to understand the enhancement of the direct transitions in Si nanocrystallites.