ナノ結晶の空間的な外場制御によるマルチ機能ガラス材料の創製

通过纳米晶体的空间外场控制创建多功能玻璃材料

基本信息

批准号：
19656163
负责人：
藤原巧
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19656163/
关键词：
ナノ結晶化ガラス酸化亜鉛ナノ結晶半導体含有結晶化ガラス広帯域発光強配向構造分極反転第二高調波発生擬似位相整合結晶化ガラス光結晶化光非線形性電気光学効果光ファイバ型素子レーザー結晶化酸化チタンテルル・ナノ結晶

项目摘要

最終年度である平成21年度の目標を、「ガラス等をベースとするマルチ機能材料の創製と革新機能性の評価」として実施し、次に示す成果を得ることが出来た。(1)特異な配向構造と発光特性を有する酸化亜鉛を含有するナノ結晶化ガラスの開発:多様な電子・光機能性を示す酸化亜鉛(ZnO)について、ガラス中にナノ結晶として析出させることで、ガラス-結晶の界面準位や非平衡酸素欠陥などの可変的な導入が期待される。これは、例えばナローギャップ化による発光特性の拡幅など、さらなる高機能性化の実現につながる。この目的の元に、ある種のガラス系を前駆体とし、結晶化処理条件を最適化することによってZnOが単相で析出し、かつ50%以上の体積分率を有する従来にはない半導体含有結晶化ガラスを得ることに成功した。この結晶化ガラスは、熱処理条件や局所的なレーザー加熱、さらには外部印加電場による結晶化処理に依存して高い結晶配向性を示し、また単結晶等に比べて長波長領域にブロードな発光特性を示す。これらは局所的な外場制御により発現した特異な形態や光物性であることが示唆され、新規なガラスベースのマルチ機能材料につながる基盤的な成果が得られたといえる。(2)酸化亜鉛薄膜の極性制御による1D/2D分極反転構造の形成と第二高調波発生:従来例に比して波長領域が格段に広い非線形光学素子への応用を目指して、分極反転構造を有するZnO薄膜を用いて、非線形光学特性の評価を実施した。1次元および2次元分極反転構造に特有の入射光角度成分に対して位相整合により振幅増幅された高調波発生を確認した。特に2次元分極反転構造は、これまで報告されている誘電体結晶の場合と比較して、およそ一桁以上の微細化が可能となり、より高機能・多機能な素子展開が期待される。

2009 财年（该项目的最后一年）的目标是“创建基于玻璃的多功能材料并评估其创新功能”，我们获得了以下结果。（1）开发具有独特取向结构和发光性能的含氧化锌的纳米晶玻璃：氧化锌（ZnO）具有多种电子和光学功能，可以以纳米晶体的形式沉积在玻璃中，可变地引入玻璃-晶体界面态和发光特性。预计会出现非平衡氧缺陷。这导致实现甚至更高的功能，例如通过缩小间隙来扩大发光特性。为此，通过使用某种类型的玻璃作为前体并优化结晶处理条件，ZnO以单相形式析出，并且含有体积分数为50％以上的前所未有的半导体，我们成功地获得了结晶玻璃。。该结晶玻璃根据热处理条件、局部激光加热和使用外部施加电场的结晶化处理而表现出高晶体取向，并且与单晶相比还具有在长波长区域中的宽发射特性。有人认为，这些独特的形状和光学特性是通过局部外场控制来表达的，可以说我们已经获得了基础性的结果，将导致新型玻璃基多功能材料。 (2) 通过控制氧化锌薄膜的极性形成一维/二维偏振反转结构并产生二次谐波：为了应用于比传统例子更宽波长范围的非线性光学元件，我们正在开发一种偏振-倒置结构。我们使用 ZnO 薄膜评估了非线性光学特性。我们确认了谐波的产生，其振幅通过入射光角度分量的相位匹配而被放大，这是一维和二维偏振结构所特有的。特别是，与迄今为止报道的介电晶体相比，二维畴反转结构可以做得更精细一个数量级，并且有望导致更高功能和多功能器件的开发。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Afterglow in synthetic bazirite, BaZrSi_O_9

合成水晶石 BaZrSi_O_9 中的余辉

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Journal of the Ceramic Society of Japan 116
影响因子：
0
作者：
内原武志;市坪哲;松原英一郎;藤田麻哉;Mistuo Yamaga;Mistuo Yamaga;小玉展宏;H.Masai;滝上元気;J.S.Park;小玉展宏;T.Fujiwara;渡部智之;Y.Takahashi;Nobuhiro Kodama;H. Masai;渡部智之;Y. Hane;Nobuhiro Kodama;N. Iwafuchi;藤原巧;H. Masai;Y. Takahashi
通讯作者：
Y. Takahashi

ガラスの結晶化/光結晶化と非線形光学応用

玻璃结晶/光结晶和非线性光学应用

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
セラミックス 43
影响因子：
0
作者：
内原武志;市坪哲;松原英一郎;藤田麻哉;Mistuo Yamaga;Mistuo Yamaga;小玉展宏;H.Masai;滝上元気;J.S.Park;小玉展宏;T.Fujiwara;渡部智之;Y.Takahashi;Nobuhiro Kodama;H. Masai;渡部智之;Y. Hane;Nobuhiro Kodama;N. Iwafuchi;藤原巧
通讯作者：
藤原巧

Creation of locally selective mirror surface on 40Ba0-40TiO_2OB_2O3 glass by XeCl pulse laser irradiation

XeCl脉冲激光照射在40Ba0-40TiO_2OB_2O3玻璃上形成局部选择性镜面

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Materials Research 22
影响因子：
0
作者：
内原武志;市坪哲;松原英一郎;藤田麻哉;Mistuo Yamaga;Mistuo Yamaga;小玉展宏;H.Masai;滝上元気;J.S.Park;小玉展宏;T.Fujiwara;渡部智之;Y.Takahashi;Nobuhiro Kodama;H. Masai;渡部智之;Y. Hane;Nobuhiro Kodama;N. Iwafuchi;藤原巧;H. Masai;Y. Takahashi;H. Masai
通讯作者：
H. Masai

Functional Crystallization in Glass for Photonic Application(招待講演)

用于光子应用的玻璃功能结晶（特邀报告）

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
G. Nakamura;Y. Tanaka;Y. Niidome;and N. Nakashima;S.Yamazaki;T.Fujiwara
通讯作者：
T.Fujiwara

Transparent nonlinear optical crystallized fibers with highly oriented Ba_2TiGe_2O_8 crystals

具有高取向Ba_2TiGe_2O_8晶体的透明非线性光学结晶光纤

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Journal of Applied Physics 103
影响因子：
0
作者：
内原武志;市坪哲;松原英一郎;藤田麻哉;Mistuo Yamaga;Mistuo Yamaga;小玉展宏;H.Masai;滝上元気;J.S.Park;小玉展宏;T.Fujiwara;渡部智之;Y.Takahashi;Nobuhiro Kodama;H. Masai;渡部智之;Y. Hane
通讯作者：
Y. Hane