硅玻璃的光学性质

硅玻璃的光学性质第1页，课件共36页，创作于2023年2月シリカガラスの伝送損失D.L.Griscom,J.Ceram.Soc.Jpn.99,923(1991)第2页，课件共36页，创作于2023年2月赤外線領域の光吸収Si-OH，Si-Hなどの末端構造に起因するもの骨格の振動などに起因するもの⇒末端構造濃度の定量⇒結合角分布

→仮想温度の推定第3页，课件共36页，创作于2023年2月R.Brückner,J.Non-Cryst.Solids,5,123(1970)シリカガラスの分光透過率OH基関連の吸収：1.4mm，2.2mm，2.7

mm第4页，课件共36页，创作于2023年2月ドライゲルを各温度て時間加熱処理したときの近赤外吸収スペクトルWooketal.,JAm.Ceram.Soc.66,693(1983)第5页，课件共36页，创作于2023年2月シリカゲル体(Cabasil)のOH関連赤外吸収スペクトルオリジナル室温脱気500ﾟC脱気800ﾟC脱気粟津浩一「非晶質シリカ材料応用ハンドブック」リアライズ(1999)p.70;原典M.L.Hair,J.Non-Cryst.Solids19,299(1975)OHOH関連の赤外吸収スペクトルについては下記参照:K.M.DavisandM.Tomozawa,J.Non-Cryst.Solids,201,177(1996).第6页，课件共36页，创作于2023年2月J.E.Shelby,J.Appl.Phys.50,3702(1979)SiOHとSiHによる吸収radγ線照射量H2=6.5×1020cm-3モル吸光係数eH=(0.45±0.06)eOHeOH=77.5dm3mol-1cm-1G.HetheringhtonandK.H.Jack,Phys.Chem.Glass,3,129(1962)第7页，课件共36页，创作于2023年2月赤外反射および吸収スペクトル⇒表面付近の情報⇒バルクの情報A.Agarwal,K.M.Davis,andM.Tomozawa,J.Non-Cryst.Solids,185,191(1995)1122cm-1

ピーク←Si-O-Si結合の非対称振動モード2260cm-1

ピーク←1122cm-1ピークの倍音第8页，课件共36页，创作于2023年2月J.T.Fitchetal.J.Vac.Sci.Tech.B7,153(1989)酸化温度シリコン酸化膜の赤外吸収スペクトル第9页，课件共36页，创作于2023年2月1160cm－1反射ピーク位置とSi-O-Si結合角との関係nref:反射スペクトルから得られたピーク位置n:Kramers-Krönigの関係式から得られたピーク位置q:Si-O-Si結合角

m=2.676×10-26kg:酸素原子の質量

a=5.305×10-12s/cm

a=600N/m

b=100N/mA.Agarwal,K.M.Davis,andM.Tomozawa,J.Non-Cryst.Solids,185,191(1995)第10页，课件共36页，创作于2023年2月各種シリカガラスの紫外～真空紫外分光透過率第11页，课件共36页，创作于2023年2月紫外～真空紫外領域の吸収(固有の吸収)エネルギーバンドによる吸収バンドギャップ≈9eVエキシトンによる吸収

≈8.5,≈11.5eV,Urbach端欠陥構造による吸収末端構造による吸収

≡SiSi≡，≡Si･･･Si≡，≡Si・≡Si-OH,≡Si-Cl溶存気体分子による吸収O2,Cl2第12页，课件共36页，创作于2023年2月バンドギャップよりも短波長領域での吸収スペクトルO.M.Sorokinetal.Opt.Spectrocs.35,291(1973)1～3:NaClまたはKCl上にスパッタ後基板を溶解除去

1.70nm

2.130nm,3.140nm4,5:反射スペクトル第13页，课件共36页，创作于2023年2月バンドギャップよりも高エネルギーでの吸収スペクトルZ.W.Weinbergetal.Phys.Rev.B19,3107(1979)反射スペクトルをK-K変換エキシトンによる吸収第14页，课件共36页，创作于2023年2月シリカガラス薄膜の８～９eV領域での吸収スペクトルA.Appletonetal.PhysicsofSiO2anditsinterface,S.T.PantelidesEd.(1978)p.94エキシトン吸収帯8.7,8.55,8.45eVエキシトンによる吸収第15页，课件共36页，创作于2023年2月7.4～8.8eV領域の光吸収スペクトルの温度依存性Urbach端エキシトン吸収が非晶質の乱れおよび熱により広がるI.T.Godmainsetal.Phys.Stut.Sol.B116,279(1983)第16页，课件共36页，创作于2023年2月K.SaitoandA.J.Ikushima,Phys.Rev.B62,8584(2000)光吸収端の温度依存性第17页，课件共36页，创作于2023年2月≡SiSi≡結合による7.6eV帯Kaminawetal.Aool,Phy.Lett.32,98(1978)吸収断面積s=4×10-20cm2Hosonoetal.Phys.RevB44,12043(1991)第18页，课件共36页，创作于2023年2月塩素処理したVAD法シリカガラスに見られる7.6eV帯S.Hayashietal.J.Non-Cryst.Solids179,235(1994)スートCl中1300ﾟC(脱水）×4h→真空中1500ﾟC×4h(ガラス化)

第19页，课件共36页，创作于2023年2月真空焼結シリカガラスの光吸収スペクトル外側内側スートを1380ﾟC仮焼→1550ﾟC,40min

真空中で焼結Awazuetal.J.Appl.Phys70,69(1991)後述6.7eV帯

≡SiSiSi≡cf.トリシラン(Si3H8)の吸収

7.6,6.7eV6.7eVの吸収はトリシラ中のSi-Siのリードベルグ遷移第20页，课件共36页，创作于2023年2月溶融石英ガラスおよび無水合成シリカガラスに見られる５eV付近の吸収帯第21页，课件共36页，创作于2023年2月5eV付近の2種類の吸収帯B2a帯B2b帯R.Tohmon,M.Mizuno,Y.Ohki,K.Sasegawa,K.Nagasawa,andY.Hama,Phys.Rev.B39,1337(1989)第22页，课件共36页，创作于2023年2月B2a帯B2b帯R.Tohmon,M.Mizuno,Y.Ohki,K.Sasegawa,K.Nagasawa,andY.Hama,Phys.Rev.B39,1337(1989)B2a帯およびB2b帯の発光および発光励起スペクトル第23页，课件共36页，创作于2023年2月T.Belletal.Phys.Chem.Glass3,141(1962)TypeIITypeIII型およびI型溶融石英ガラスのB2帯の熱処理効果第24页，课件共36页，创作于2023年2月熱処理前後による各種サンプルの吸収スペクトルの変化第25页，课件共36页，创作于2023年2月熱処理前後の溶融石英ガラスの発光および発光励起スペクトル第26页，课件共36页，创作于2023年2月熱処理前後のED-Bの発光および発光励起スペクトル第27页，课件共36页，创作于2023年2月熱処理に伴うII型溶融石英ガラスの差スペクトル1150ﾟC，24h第28页，课件共36页，创作于2023年2月B2b帯アニールメカニズムに対するモデル=Si：HO-Si≡HO-Si≡→→=SiSi≡Si≡OO=SiSi≡HO-Si≡OH+H2=Si：がB2b帯の原因と仮定N.KuzuuandM.Murahara,

Phys.Rev.B47,

3083(1993)OH基の減少量：3.9×1017cm－3B2b帯のピーク強度の減少量：0.25cm－1⇒吸収断面積:s=1.3×10－18cm2(=Si：の減少量)=½（OHの減少量)cf.=Ge：s=1.5×10－18cm2

O=Si：,O=Ge：の吸収断面積s=1.5×10－18cm2

K.AwazuandH.Kawazoe,J.Appl.Phys.70,69(1991).第29页，课件共36页，创作于2023年2月7.5eV吸収帯減少の原因

K.WatanabeandM.Zelkoff,J.Opt.Soc.Am.43,735(1953)OH量の減少に伴うものか？ED材の示すOH吸収とは，半値幅は一致するがピーク位置異なる。OH間の水素結合の有無によるものか？H.HosonoandY.Ikuta,Nucl.Instrum.Moth.Phys.Res.B166-167,691(2000)OHの減少量から見積もった吸収断面積s=2.2×10－18cm2水の吸収断面積6～8×10－18cm2と同程度。第30页，课件共36页，创作于2023年2月真空焼結シリカガラスの光吸収スペクトル外側内側スートを1380ﾟC仮焼→1550ﾟC,40min

真空中で焼結Awazuetal.J.Appl.Phys70,69(1991)FWHM≈

1.2eVと幅広い5eV帯B2a帯およびB2b帯の重ね合わせでは再現できない。シリコンクラスター?第31页，课件共36页，创作于2023年2月シリカガラス中の溶存ガスなどによる吸収断面積K.Awazuetal.J.Non-Cryst.Solids,179,214(1994)POL(Peroxy-Linkage)≡Si-O-O-Si≡第32页，课件共36页，创作于2023年2月OH量の異なるVAD法シリカガラスの差スペクトル第33页，课件共36页，创作于2023年2月酸素含有シリカガラスの吸収スペクトルK.AwazuandH.Kawazoe,J.Appl.Phys.68,3584(1990)TypeIVTypeIII同じタイプのシリカガラス同士の差はＯ２分子含有量の差TypeIVでは，O2の他にPOL

(≡Si-O-O-Si≡)による吸収が考えられる。TypeIIIでは，≡Si-O-Ｈ量の差も関係か？)第34页，课件共36页，创作于2023年2月塩素ドープシリカガラスの真空紫外吸収スペクトルK.Awazuetal.J.Appl.Phys.69,1849(1991)SiCl4

の真空紫外吸収スペクトルK.Awazuetal.J.Appl.Phys.69,1849(1991)Cl2/He中で焼結

a.Cl2/He=5/10

b.Cl2/He=3/10

c.Cl2/He=1/10He中で焼結

d.脱水