Ge含有シリカガラスの光化学過程における遷移状態の解明

含Ge石英玻璃光化学过程中过渡态的阐明

• 批准号: 12750598
• 负责人: 高橋 雅英
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750598/
• 关键词: 光導波回路; 光化学; フォトリフラクティブ; グレーティング素子; 波長多重; 光通信; シリカガラス; 紫外光レーザ; 光ファイバ; 色中心; 欠陥; Ge; Si

光ファイバや平面型光導波回路に用いられるGe : SiO_2ガラスは基本的に酸素欠損型であり,酸素欠損型構造欠陥を内包している.ある種の酸素欠乏型欠陥は吸収端近傍に欠陥準位を導く.これらの欠陥種は強力な紫外光を入射することにより電子励起に基づく光化学反応を示すことが知られている.この光化学過程は光通信の重要なデバイスの一つであるファイバブラッググレーティング素子の形成に利用されている.しかしながら,多くの欠陥は構造モデルさえ特定されておらず,光化学過程の解明には至っていない.また,多くの欠陥準位が250nm付近に集中しており特定の光化学反応のみを選択的に励起し解明することは困難である.本研究では通常光化学反応を誘起する250nm付近の光源より長波長の近紫外光源を用いることにより特定の光化学反応のみを励起し,反応機構の解明および反応生成構造の解明を行った.光吸収,電子スピン共鳴などの実験結果に加え非経験分子軌道計算の結果などを加味して考察することにより,従来は電子中心と考えられてきた欠陥が常磁性欠陥であること絵を実験的に証明した.さらに,当該常磁性欠陥の構造モデルを提案し,光化学過程に伴うマクロな物性の変化との相関を解明した.

Ge 用于光纤和平面光波导电路： SiO_2玻璃基本上是缺氧的，并且含有某些缺氧结构缺陷，这些缺陷类型对强紫外光敏感。发生在它被用来形成光纤布拉格光栅元件，这是光通信的重要器件之一，但许多缺陷甚至还没有被确定为结构模型，光化学过程还没有被阐明，缺陷水平集中在250nm左右。以及特定的光化学反应仅选择性地激发和阐明特定的光化学反应是很困难的。在本研究中，我们使用比通常诱导光化学反应的250 nm左右的光源波长更长的近紫外光源，以仅激发特定的光化学反应。我们阐明了光吸收、电子自旋共振等机理和结构。通过考虑实验结果和从头算分子轨道计算的结果，我们通过实验证明了传统上认为以电子为中心的缺陷是顺磁缺陷，并提出了磁性缺陷的结构模型，并阐明了它们与缺陷的相关性。伴随光化学过程的宏观物理性质的变化。

项目成果

Uchino,T.: ""Structure, Energies, and Vibrational Properties of Silica Rings in SiO_2 Glass""Phys.Rev.B,. 61. 234-240 (2000)

Uchino,T.：“SiO_2 玻璃中二氧化硅环的结构、能量和振动特性””Phys.Rev.B,。

Takahashi M.: "Enhanced Photocurrent in Thin Film TiO_2 Electrodes Prepared by Sol-Gel Method"Thin Solid Films. 78. 2730-2732 (2001)

Takahashi M.：“溶胶-凝胶法制备的薄膜TiO_2电极中的增强光电流”固体薄膜。

Uchino,T.: ""Structure and Paramagnetic Properties of Defect Centers in Ge-Doped SiO_2 Glass : Localized and Delocalized Ge E' Centers""Phys.Rev.Lett.. 84. 15305-08 (2000)

Uchino,T.：“Ge-Doped SiO_2 玻璃中缺陷中心的结构和顺磁性：局域化和离域化 Ge E 中心””Phys.Rev.Lett.. 84. 15305-08 (2000)

Uchino,T.: ""Mechanism of Interconversion among Radiation-induced Defects in Amorphous Silicon Dioxide""Phys.Rev.Lett.. 86(9). 1777-1780 (2001)

Uchino,T.：“非晶二氧化硅中辐射诱导缺陷之间的相互转化机制”，Phys.Rev.Lett.. 86(9)。

Uchino,T.: ""Structure and Formation Mechanism of Ge E' Center from Divalent Defects in Ge-doped SiO_2 Glass""Phys.Rev.Lett.,. 84. 1475-78 (2000)

内野，T.：“Ge掺杂SiO_2玻璃中二价缺陷的Ge E中心的结构和形成机制”，Phys.Rev.Lett.，。