熔融石英ガラスの吸収帯の性质.ppt

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1、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　　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次元的網目構造特　徴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非常に優れた性質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帯実験方法サンプルNP（OH含む）とHRP（OHなし）OH濃度測定UV-31

2、0１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JascoFP650分光蛍光光度計熱処理マッフル炉1150,1000,900℃OH量の熱処理前後の変化試　料温　度熱処理時間OH量(前)OH量(後)℃h1018cm-31018cm-3NP11501516.814.310002012.511.39005013.511.6HRP1150150.20.41000200.20.390050020.3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）蛍光ピーク強度の熱処理時間依存性吸収帯の熱処理前後の変化吸収スペクトル

3、のガウス波形分離ガウス型吸収帯成分（eV）4.85.025.155.415.976.3各吸収帯成分とそれに対応する欠陥構造ピーク(eV)半値幅(eV)欠陥種類構造吸収断面積(cm2)4.81.05NBOHC≡Si-O2×10-175.020.32ODC(II)≡SiSi≡2×10-175.150.42TOCS=Si:1×10-185.410.62E´β≡Si-H≡Si6×10-175.970.62E´ｓ≡Si(surface)6×10-176.300.59不明---各吸収成分強度の熱処理時間依存性サンプルNPのB2β帯Kuzuuら，Phys.Rev.B47,308

4、3(1993),J.Appl.Phys.93,9062(2003)B2β帯の原因：=Si:TOCS(TwoOxygenCoordinatedSilicon)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帯の生成機構熱処理に伴いOH減少≡Si-OH+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O応力生成し，以下の反応進行熱処理初期（＜1時間）におけるB2β帯増大原因B2β（5.15eV）強度増大B2α（5.02eV）強度増大≡Si-O-Si≡→≡Si・・・Si≡B2α←≡Si・・・Si≡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･

5、･･Si≡+O→≡Si-O-Si≡b.溶存H2O分子と反応≡Si･･･Si≡+H2O→≡Si-OHH-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2c.溶存水素分子と反応≡Si・・・Si≡+H2→≡Si-HH-Si≡NPの5.97,4.8,5.41eV帯5.97eV帯（融着界面のＥS’センター≡Si・）不変b.4.8eV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-H4.8eVHRPのB2β帯HPR中のTOCS（5.1

6、5eV帯）の生成メカニズム1150℃における5.02eV（B2α）帯の増大メカニズム他の吸収帯1150℃4.8および5.97eV帯の増大≡Si・・・Si≡+O→≡Si-O•+•Si≡4.8eV5.97eV5.41eV帯の増大≡Si・≡Si-O-Si≡+H2→≡Si・≡Si-HHO-Si≡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ガラス内部の点欠陥OH基≡Si-OHODC（oxygen-deficientc

7、enter)≡Si-Si≡[ODC(I)]≡SiSi≡[ODC(II)]NBOHC(non-bridgingoxygenholecenter)≡Si-OPOR(Peroxyradical)≡Si-O-OE'center≡SiSiO4網目構造＝ランダム化学結合が切れる点欠陥熱処理熱処理温度900℃1000℃1150℃