1 / 22

溶融石英ガラスの吸収帯の性質

溶融石英ガラスの吸収帯の性質. 分子科学講座 曾　　令　　海. シリカガラス. 化学式　　 SiO 2 （シリカ） 構成　　　高純度（  99.9 ％） 　　　　　　　　の非晶質シリカ 構造　　「 SiO 4 」　正四面体を基本構造単位 　　　　　　→ 頂点の O 原子を共有した 　　　　　　　 ３次元的網目構造. 特　徴. 非常に優れた性質. 光をよく通す 高純度　（金属不純物極めて少ない） 熱に強い 薬品に侵されにくい. シリカガラスの分類. OH なし　　　 OH あり. 本研究の対象. 本研究の目的.

stan
Download Presentation

溶融石英ガラスの吸収帯の性質

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 溶融石英ガラスの吸収帯の性質 分子科学講座 曾　　令　　海

  2. シリカガラス • 化学式　　SiO2（シリカ） • 構成　　　高純度（ 99.9％） 　　　　　　　　の非晶質シリカ • 構造　　「SiO4」　正四面体を基本構造単位 　　　　　　→ 頂点のO原子を共有した 　　　　　　　 ３次元的網目構造

  3. 特　徴 非常に優れた性質 • 光をよく通す • 高純度　（金属不純物極めて少ない） • 熱に強い • 薬品に侵されにくい

  4. シリカガラスの分類 OHなし　　　OHあり 本研究の対象

  5. 本研究の目的 溶融石英ガラスに　5.0eV の吸収帯 （B2帯)がある OHあり　　B2帯　消滅 熱処理 効果　　　　 OHなし　　B2帯 不変 研究目的　　　　　　　　　　 　　　　このメカニズムを解明 B2帯

  6. 実験方法 • サンプル　NP （OH含む ）と HRP（OHなし） 　　　　　　　　　 • OH 濃度測定　 　　　UV-310１紫外可視近赤外分光光度計 • UV　吸収測定　 　　　UV-310１紫外可視近赤外分光光度計 • 蛍光測定　 Jasco FP650分光蛍光光度計 • 熱処理 　　　　マッフル炉1150,1000,900℃

  7. OH量の熱処理前後の変化

  8. 蛍光及び蛍光励起スペクトル 熱処理前 B2β帯（吸収5.15eV 　半値幅0.42eV）

  9. 蛍光ピーク強度の熱処理時間依存性

  10. 吸収帯の熱処理前後の変化

  11. 吸収スペクトルのガウス波形分離 ガウス型 吸収帯成分 （eV） 4.8 5.02 5.15 5.41 5.97 6.3

  12. 各吸収帯成分とそれに対応する欠陥構造

  13. 各吸収成分強度の熱処理時間依存性

  14. サンプルNPのB2β帯 Kuzuuら，Phys. Rev. B47, 3083 (1993), J. Appl. Phys. 93, 9062 (2003) B2β帯 の原因： =Si: TOCS (Two Oxygen Coordinated Silicon) 長時間の熱処理によるB2β帯強度の減少メカニズム NP中のB2β帯 の生成機構

  15. 熱処理初期（＜1時間）におけるB2β帯増大原因　熱処理初期（＜1時間）におけるB2β帯増大原因　 熱処理に伴いOH減少 　　≡Si-OH + HO-Si≡→≡Si-O-Si≡ + H2 O  応力生成し，以下の反応進行 B2β（5.15 eV）強度増大 B2α（5.02 eV）強度増大 B2α ← ≡Si・・・Si≡ ≡Si-O-Si≡ → ≡Si・・・Si≡

  16. NPの5.02eV 帯 考えられる熱処理による減少の原因 a.溶存O原子と反応 ≡Si･･･Si≡ + O →≡Si-O-Si≡ b. 溶存H2O分子と反応 ≡Si･･･Si≡ + H2 O→≡Si-OH H-Si≡→≡Si-O-Si≡ + H2 c. 溶存水素分子と反応 　　≡Si・・・Si≡ + H2 →≡Si-H H-Si≡

  17. NPの5.97, 4.8, 5.41 eV帯 • 5.97 eV帯（融着界面のＥS’センター ≡Si・） 　　　不変 b. 4.8 eV帯 (NBOHC ≡Si-O・) 　　1150℃のみわずか増大 c. 5.41eV帯 （Ｅβ’ センター ≡Si・ ≡Si-H） 減少 ≡Si・ ≡Si-H + HO-Si≡→≡Si・ ≡Si-O-Si≡ + H2 ≡Si・ ≡Si-H + O →≡Si-O・ ≡Si-H 4.8 eV

  18. HRPのB2β帯 HPR中のTOCS（5.15eV帯）の生成メカニズム 1150℃における5.02 eV （B2α）帯の増大メカニズム

  19. 他の吸収帯 1150℃ 4.8および5.97 eV帯の増大 　　≡Si・・・Si≡ + O → ≡Si-O• + •Si≡ 4.8eV5.97eV 5.41eV帯の増大 　　≡Si・ ≡Si-O-Si≡ + H2 → ≡Si・ ≡Si-H HO-Si≡

  20. まとめ OH量の異なる溶融石英ガラスのB2帯に及ぼす熱処理効果 OHあり ・・・ B2帯消滅 OHなし ・・・ B2帯不変 これらの原因をこれまでに提案された構造モデルに基づき考察 　今後の課題 　　・定量的な解析 　　・さらに広い温度範囲での測定　　　　　　　　　　　

  21. ガラス内部の点欠陥 SiO4網目構造 ＝ ランダム  化学結合が切れる  点欠陥 • OH基　　　 　　　　　≡Si-OH • ODC （oxygen-deficient center) ≡Si-Si≡[ODC(I)] ≡SiSi≡[ODC(II)] • NBOHC (non-bridging oxygen hole center) 　　　　　≡Si-O • POR (Peroxy radical) 　　　　　≡Si-O-O • E' center 　　　　　≡Si

  22. 熱処理 熱処理温度 900 ℃ 1000 ℃ 1150 ℃

More Related