(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液を製造する方法であって、
第一の超音波エネルギーを使用して基板から多孔質シリコンの層を除去して、懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成することと、
前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を第二の超音波エネルギーにさらして、懸濁状態の第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成することと、
を含み、
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子がアモルファス相の状態にある、方法。
【請求項２】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、１００ナノメートルから１０マイクロメートルの最長寸法を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が異形である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アルカン溶媒、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される溶媒に懸濁される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、エタノールに懸濁され、懸濁液の形成直後に５２３ｎｍの発光を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、エタノールに懸濁され、１カ月後に６２２ｎｍの発光を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、トルエンに懸濁され、懸濁液の形成直後に５９８ｎｍの発光を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、過酸化水素に懸濁され、５９５ｎｍから５６６ｎｍの発光を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の超音波エネルギーの電力が５０Ｗから５００Ｗである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二の超音波エネルギーの電力が６０Ｗから２４０Ｗである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第一の超音波エネルギーの電力が５０Ｗから５００Ｗであり、前記第二の超音波エネルギーの電力が６０Ｗから２４０Ｗである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一の超音波エネルギーの電力が５０Ｗから５００Ｗであり、前記第一の超音波エネルギーが３０秒から４時間の期間印加される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第二の超音波エネルギーの電力が６０Ｗから２４０Ｗであり、前記第二の超音波エネルギーが１分から１時間の期間印加される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の超音波エネルギーの電力が５０Ｗから５００Ｗであり、前記第一の超音波エネルギーが３０秒から４時間の期間印加され、前記第二の超音波エネルギーの電力が６０Ｗから２４０Ｗであり、前記第二の超音波エネルギーが１分から１時間の期間印加される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
溶媒中に複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を含み、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子がアモルファス相の状態にある、フォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項１６】
前記コロイダル多孔質シリコン粒子が、１００ナノメートルから１０マイクロメートルの最長寸法を有する、請求項１５に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項１７】
前記コロイダル多孔質シリコン粒子が、１００ナノメートルから５００ナノメートルの最長寸法を有する、請求項１５または１６に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項１８】
前記コロイダル多孔質シリコン粒子が異形である、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項１９】
前記溶媒が、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アルカン溶媒、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２０】
前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、エタノールに懸濁され、懸濁液の形成直後に５２３ｎｍの発光を有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２１】
前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、エタノールに懸濁され、１カ月後に６２２ｎｍの発光を有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２２】
前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、トルエンに懸濁され、懸濁液の形成直後に５９８ｎｍの発光を有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２３】
前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、過酸化水素に懸濁され、５９５ｎｍから５６６ｎｍの発光を有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２４】
前記コロイダル多孔質シリコン粒子の表面のＯＨとＨとの比が、０：１から１：０である、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２５】
前記溶媒が、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アセトニトリル、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１５〜１８および２４のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２６】
前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子が、表面ヒドリド、酸化されたヒドリド、または酸化物を有する、請求項１５〜２５のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液。
【請求項２７】
シリコン基板を準備することと、前記シリコン基板から前記多孔質シリコンの層を除去することと、を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記シリコン基板を非陽極電気化学エッチングすることと、前記シリコン基板から前記多孔質シリコンの層を除去することと、を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記基板の非陽極電気化学エッチングが、前記基板の湿式化学エッチングを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板の非陽極電気化学エッチングにエッチング剤を使用し、前記エッチング剤がＨＦ、ＨＣｌおよびＦｅＣｌ３を含む、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第一の超音波エネルギーを使用して前記基板から前記多孔質シリコンの層を除去して、前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成した後、前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を前記第二の超音波エネルギーにさらす前に、前記基板を懸濁液から除去する、請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記基板から前記多孔質シリコンの層を除去する前に、前記エッチングされた基板を溶媒中に配置する、請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記溶媒が、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アセトニトリル、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記エッチングされた基板を前記溶媒中に配置する前に、前記エッチングされた基板を乾燥させる、請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を前記第二の超音波エネルギーにさらすことにより、前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子のサイズを更に低下させて、前記懸濁状態の第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を前記第二の超音波エネルギーにさらすことにより、前記懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子のサイズを更に低下させて、前記懸濁状態の第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成する、請求項２７〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する優先権主張）
本願は、２０１２年４月２６日に出願された、出願番号６１／６３８，５７４を有する、「ＣＯＬＬＯＩＤＡＬ  ＰＨＯＴＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ  ＡＭＯＵＲＰＯＵＳ  ＰＯＲＯＵＳ  ＳＩＬＩＣＯＮ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＣＯＬＬＯＩＤＡＬ  ＰＨＯＴＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ  ＡＭＯＵＲＰＯＵＳ  ＰＯＲＯＵＳ  ＳＩＬＩＣＯＮ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＣＯＬＬＯＩＤＡＬ  ＰＨＯＴＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ  ＡＭＯＵＲＰＯＵＳ  ＰＯＲＯＵＳ  ＳＩＬＩＣＯＮ」と題する同時係属米国特許仮出願の優先権を主張するものであり、前記仮出願は、本明細書中で完全に述べられているかのごとく、その全体が参照により本明細書に援用されている。
【背景技術】
【０００２】
バルクＳｉのナノメートルスケールへの変換は、可視光の効率的室温発光を生じさせる結果となる。ナノスケールのＳｉの１つの広範に研究されている変形が多孔質Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）である。多孔質の特徴は、バルクＳｉにおいて幾つかのタイプの電気化学エッチング法によって通常作り出される。量子閉じ込め効果および表面効果がこの材料の電子的および光学的性質を制御する。ｐ−Ｓｉは、基礎物理学およびデバイス応用の両方の観点にとって興味深い材料である。この材料について多くが知られているが、発光の正確な原因は、いまだに文献での議論の的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本明細書において具体的に示し、広く説明するような、本開示の目的に従って、本開示の実施形態は、１つの態様において、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の製造方法、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の使用方法などに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある実施形態において、コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液の製造方法は、中でも、第一の超音波エネルギーを使用して基板から多孔質シリコンの層を除去して、懸濁状態の第一の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を形成することと、前記第一の複数の多孔質シリコン粒子を第二の超音波エネルギーにさらして、懸濁状態の第二の複数の多孔質シリコン粒子を形成することと、を含み、前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、アモルファス相の状態にある。ある態様において、前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、約１００ナノメートルから１０マイクロメートルの最長寸法を有する、および／または異形である。
【０００５】
任意の１つ以上の態様において、前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アルカン溶媒およびこれらの組み合わせから成る群より選択される溶媒に懸濁される。例えば、前記第二の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、エタノールに懸濁されて、その懸濁液の形成直後に約５２３ｎｍの発光を有することができ、エタノールに懸濁されて、約１カ月後に約６２２ｎｍの発光を有することができ、トルエンに懸濁されて、その懸濁液の形成直後に約５９８ｎｍの発光を有することができ、または過酸化水素に懸濁されて、約５９５ｎｍから５６６ｎｍの発光を有することができる。
【０００６】
ある実施形態において、フォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液は、中でも、溶媒中に複数のコロイダル多孔質シリコン粒子を含み、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、アモルファス相の状態にある。ある態様において、前記懸濁液中の複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、約１００から５００ナノメートルの最長寸法を有することができ、および／または異形である。任意の１つ以上の態様において、前記フォトルミネセンス多孔質シリコン粒子が懸濁される溶媒は、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、ＴＨＦ、イソプロピレン、オクタン、アルカン溶媒およびこれらの組み合わせから成る群より選択される。例えば、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、エタノールに懸濁されて、その懸濁液の形成直後に約５２３ｎｍの発光を有することができ、エタノールに懸濁されて、約１カ月後に約６２２ｎｍの発光を有することができ、トルエンに懸濁されて、その懸濁液の形成直後に約５９８ｎｍの発光を有することができ、または過酸化水素に懸濁されて、約５９５ｎｍから５６６ｎｍの発光を有することができる。任意の１つ以上の態様において、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、約１：０から５：０のＯＨとＨとの比を有し得る。
【０００７】
他の構造、組成物、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明の考察により当業者に明らかになるまたは明らかになってくるだろう。すべてのそのようなさらなる構造、システム、方法、特徴および利点が本明細書に含まれ、本開示の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【０００８】
以下の図面を参照することで本開示の多くの態様をより良く理解することができる。図面中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺ではなく、それよりむしろ本開示の原理を明確に示すことに重きをおいている。さらに、図面中の同様の参照番号は、幾つかの図を通して対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１．１ａ】図１．１ａは、超音波処理されたａｐ−Ｓｉ粒子のサイズが数百ナノメートルから数マイクロメートルの間の範囲であることを示す。
【図１．１ｂ】図１．１ｂは、１個のａｐ−Ｓｉ粒子のＨＲＴＥＭ像を示す。
【図１．１ｃ】図１．１ｃは、相変態を示す。
【図１．２】図１．２ａは、２つの試料の蛍光スペクトルを示し、一方、対応するＦＴ−ＩＲ吸光度スペクトルを図１．２ｂに示す。
【図１．３】図１．３は、その表面が主としてＳｉおよびＯを含有することを明らかにする、試料のＸＰＳ広スペクトルのグラフである。
【図１．４】図１．４は、白色光（左）およびＵＶ３６５ｎｍ光（右）下のａｐ−Ｓｉ懸濁液を示す。
【図１．５ａ】図１．５ａは、ａｐ−Ｓｉに関するＢＥＴポロシメトリ測定のグラフを示す。
【図１．５ｂ】図１．５ｂは、ａｐ−Ｓｉに関するＢＥＴポロシメトリ測定のグラフを示す。
【図１．６】図１．６は、エッチングされたＳｉウェーハ、超音波処理前、超音波処理後、ａｐ−Ｓｉ顆粒、およびプローブ超音波処理後のａｐ−ＳｉのＳＥＭ像を示す。
【図１．７】図１．７は、その試料がアモルファスシリコンであることを示す、試料のＸＰＳ価電子帯スペクトルを示す。
【図２．１】図２．１は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２のフォトルミネセンススペクトルを示す。図２．１は、ａｐ−ＳｉにおけるＰＬがＨ２Ｏ２の添加によりいかに変更されるかを示すものであり、初期には赤色シフトし、その後、青色シフトしている。
【図２．２】図２．２は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２の可視吸光度を示す。図２．２に表示されているように、この材料における吸光度は赤色シフトし、より高いＨ２Ｏ２濃度では形を変えた。
【図２．３】図２．３は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２のＩＲ吸光度を示す。表２と共に図２．３は、より多くの量のＨ２Ｏ２の添加により、シリコンヒドリド結合がヒドロキシド結合で置換されることを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
考察
【００１１】
本開示は、記載する特定の実施形態に限定されず、したがって、もちろん、様々であり得る。本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的に役立つものにすぎず、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるので、限定を意図したものではない。
【００１２】
値の範囲が与えられている場合、その範囲の上限と下限の間の、文脈による別段の明確な指示がない限り下限の単位の１０分の１までの、各々の介在値、およびその明記されている範囲内の任意の他の明記されているまたは介在する値が、本開示に包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、明記されている範囲内の任意の具体的に除外される限度値に従って、それらのより小さい範囲に独立して含まれ得るものであり、また本開示に包含される。明記されている範囲が、一方または両方の限度値を含む場合、それらの含まれている限度値のいずれかまたは両方を除外する範囲も本開示に含まれる。
【００１３】
本開示の実施形態は、別段の指示がない限り、当該技術分野の技術の範囲内である、材料科学、化学、物理などの技法を利用することになる。そのような技法は、文献の中で十分に説明されている。
【００１４】
本明細書において開示し、請求項に記載する方法の実施の仕方ならびに本明細書において開示し、請求項に記載する組成物および化合物の使用の仕方についての完全な開示および説明を通常の当業者に与えるために、以下の実施例を提出する。数値（例えば、量、温度など）に関して正確を期すように努力しているが、多少の誤差およびずれを考慮すべきである。別段の指示がない限り、部は、重量部であり、温度は、℃でのものであり、圧力は、大気圧でのまたはほぼ大気圧でのものである。標準温度および圧力を２０℃および１気圧と定義する。
【００１５】
本開示の実施形態を詳細に説明する前に、別段の指示がない限り、本開示が特定の材料、試薬、反応材料、製造プロセス、寸法、周波数範囲、用途などに限定されず、それなりに変わり得ることは理解されるはずである。本明細書において用いられる用語が特定の実施形態の説明を目的とするものにすぎないこと、および限定することを意図したものでないことも理解されるはずである。本開示では、工程を異なる順序で実行できる可能性も、これが論理的に可能である場合にはある。限定することを意図したものでない本明細書に記載する実施例の範囲外の測定値を含む追加の実施形態に本開示の実施形態を適用することもできる。さらに、限定することを意図したものでない本明細書に記載する実施例の範囲外の他の測定法と本開示の実施形態を併用または統合することができる。
【００１６】
本明細書および添付の特許請求の範囲において用いる場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈による別段の明確の指示がない限り複数形の指示対象を含むことに留意しなければならない。したがって、例えば、「支持体（ａ  ｓｕｐｐｏｒｔ）」は、複数の支持体を含む。本明細書および後続の特許請求の範囲において多数の用語に言及することになり、それらの用語は、相反する意図が明らかでない限り、以下の意味を有すると定義されるものとする。
【００１７】
本文に引用されている出願および特許の各々はもちろん、それらの出願および特許の各々に引用されている各文献または参考文献（各発行特許の審査中は「出願引用文献」を含む）、ならびにこれらの出願および特許のいずれかに対応するおよび／またはそれらからの優先権を主張するＰＣＴおよび外国出願または特許の各々、ならびに前記特許引用文献の各々において引用または参照されている文献の各々は、本明細書中での参照により本明細書に特に援用されている。さらに、本文に、特許請求の範囲の前の参考文献リストに、またはその原文自体に引用されている文献または参考文献；およびこれらの文献または参考文献（「本明細書引用参考文献」）の各々、ならびに前記本明細書引用参考文献の各々に引用されている各文献または参考文献（任意の製造業者の明細書、説示などを含む）は、本明細書中での参照により特に援用されている。
【００１８】
考察
【００１９】
本開示の実施形態は、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の製造方法、コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の使用方法などを提供する。
【００２０】
コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の例示的実施形態では、特定の蛍光波長（例えば、スペクトルのＩＲ端の反対側のスペクトルの青色端の方）でエネルギーを放射することができる。加えて、前記コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液に用いられる溶媒の選択、表面修飾、および／または前記コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子のドーピングにより、その発光波長を制御することができる。このような方法での発光波長の調整は、その調整を粒径に依存せずに行うことができるので有利である。
【００２１】
他の技法とは異なり、前記コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液の製造方法は、超音波エネルギーを使用してコロイダルアモルファス多孔質シリコン粒子を形成することができることから比較的単純かつ安価である。
【００２２】
ある実施形態では、前記コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子懸濁液を光起電力デバイス、ＬＥＤ、追跡可能なドラッグ・デリバリー・デバイス、センサー、レーザー、リチウム電池、フォトニックバーコード、水素生産、生体材料、細胞培養などのような用途で使用することができる。例えば、前記コロイダルフォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン粒子のある実施形態を薄膜トランジスタ中の活性層として使用することができる。
【００２３】
例示的実施形態において、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液は、溶媒中に複数の多孔質シリコン粒子を含むことができる。ある実施形態において、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、全部がアモルファス相の状態で存在する。ある実施形態において、前記複数のコロイダル多孔質シリコン粒子は、一部はアモルファス相の状態でおよび一部は非アモルファス相の状態で存在することができる。ある実施形態において、前記コロイダル多孔質シリコン粒子は、約１００ナノメートルから１０マイクロメートル、約１００ｎｍから１μｍ、または約１００ｎｍから５００ｎｍの最長寸法を有する。ある実施形態において、前記コロイダル多孔質シリコン粒子は、異形である。ある実施形態では、前記コロイダル多孔質シリコン粒子を、特定の集団における形状がサイズおよび／または形状の点で類似しているように選別することができる。ある実施形態では、超音波エネルギーを選択し、ある期間にわたって印加して、所望の形状および／または直径を有する多孔質シリコン粒子を得ることができる。
【００２４】
例示的実施形態において、前記溶媒は、エタノール、トルエン、過酸化水素、水、メタノール、テトラクロロエチレン、アセトン、酢酸アルキル、ヘキサン、デカン、オクタン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、またはこれらの組み合わせから選択される。ある実施形態では、２つ以上の溶媒を使用して、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液の発光波長を調整することができる。ある実施形態において、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液は、長期間（例えば、何日も、何週間も、何カ月も、何年も）安定性であることができる。
【００２５】
ある実施形態において、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液が溶媒としてエタノールを含む場合、その発光波長は、約５２３ｎｍから６２２ｎｍであり、または懸濁液が最初に形成されたとき５２３ｎｍであるが、１カ月の期間の後および／もしくは空気にさらした後、約６２２ｎｍに動き得る。ある実施形態において、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液が溶媒としてトルエンを含む場合、その発光波長は、約６００ｎｍである。ある実施形態において、コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液が溶媒として過酸化水素を含む場合、その発光波長は、約５６６ｎｍから約５９５ｎｍであり、またはその懸濁液が形成されたとき５８０ｎｍである。
【００２６】
理論により拘束されることを意図しないが、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液の発光波長は、それらの多孔質シリコン粒子の表面のＯＨとＨとの比の関数である。ある実施形態において、ＯＨとＨとの比は、１：０から５：０、約０．１：１から１：０．１、または約０：１から１：０であり得、前記比を溶媒の濃度によって調節することができる。
【００２７】
例示的実施形態において、コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液の前記製造方法は、多孔質シリコン層を基板から除去することを含むことができる。ある実施形態では、前記基板上の多孔質シリコン層を、陽極酸化または湿式化学エッチングなどの技法を用いて形成することができる。ある実施形態では、前記多孔質シリコン層を修飾することができ、および／または前記多孔質シリコン層にドーピングすることができる。ある実施形態において、前記基板上の多孔質シリコン層の厚みは、約１から１０μｍであり得る。ある実施形態において、前記多孔質シリコン層は、メソ多孔質、ミクロ多孔質および／またはナノ多孔質であり得る。
【００２８】
ある実施形態では、第一の超音波エネルギー（例えば、周波数４５ｋＨｚ、ピーク電力６０Ｗから２４０Ｗ）を使用して、懸濁状態の第一の複数の多孔質シリコン粒子を形成することができる。ある実施形態において、前記超音波エネルギーは、多孔質シリコン層の一部分を基板から剥離させる。前記多孔質シリコン粒子のサイズは、約１μｍから１０μｍであり得る。その後、その基板を第一の複数の多孔質シリコン粒子から除去し（または第一の複数の多孔質シリコン粒子をその基板から除去し）、超音波エネルギー（例えば、周波数２０ｋＨｚ  ５０Ｗから５００Ｗ）に１回以上追加的にさらして、それらの多孔質シリコン粒子（第二の複数の多孔質シリコン粒子）のサイズを、上記の寸法（例えば、約１００ナノメートルから１０マイクロメートル）に低下させることができる。ある実施形態では、前記コロイダルフォトルミネセンス多孔質シリコン粒子懸濁液の中の多孔質シリコン粒子の濃度を特定の用途に望まれるレベルに合わせることができる。
【００２９】
ある実施形態において、第一の複数の多孔質シリコン粒子、および／または第二の複数の多孔質シリコン粒子は、所望の溶媒を含む溶液中にあってもよく、または異なる溶液に含まれていてもよい。第二の複数の多孔質シリコン粒子を所望の溶媒以外の溶液中で形成するとき、それらの第二の複数の多孔質シリコン粒子を所望の溶媒に入れることができる。
【００３０】
ある実施形態では、超音波ホーン、バスソニケータ（ｂａｔｈ  ｓｏｎｉｃａｔｏｒ）、または超音波変換機を使用して、超音波エネルギーを形成することができる。ある実施形態において、基板から多孔質シリコン層を剥離するために使用される電力は、約５０Ｗから５００Ｗであり、３０秒から４時間の時間枠にわたって室温および室圧で印加される。ある実施形態において、第一の複数の多孔質シリコン粒子のサイズを低下させるために使用される電力は、約６０Ｗから２４０Ｗであり、前記電力を約１分から１時間の時間枠にわたって室温および室圧で印加される。
【実施例】
【００３１】
実施例１
【００３２】
序論
【００３３】
バルクＳｉのナノメートルスケールへの変換は、可視光の効率的室温発光を生じさせる結果となる。ナノスケールのＳｉの１つの広範に研究されている変形が多孔質Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）である。多孔質の特徴は、バルクＳｉにおいて幾つかのタイプの電気化学的エッチング法によって通常作り出される。量子閉じ込め効果および表面効果がこの材料の電子的および光学的性質を制御する［１］。多大な研究がその形成［２］、表面化学［３］、構造、およびフォトルミネセンス［４］に関して発表されている。
【００３４】
陽極エッチングされたｐ−Ｓｉ層からの室温での可視光発光の最初に報告された観察は、２０年以上前にＣａｎｈａｍによってなされた［５］。この発見のすぐ後に、Ｆａｔｈａｕｅｒらは、ＨＦおよびＨＮＯ３の水溶液中で単結晶Ｓｉをエッチングすることにより多孔性を生じさせる、フォトルミネセンスＳｉ層を製造するための非陽極エッチング法（ステインエッチング）を実証した［６］。それ以来、両方法は、ｐ−Ｓｉの様々な物理的性質を研究するために広範に利用されている。
【００３５】
ｐ−Ｓｉは、基礎物理学およびデバイス応用の両方の観点にとって興味深い材料である。この材料について多くが知られているが、発光の正確な原因は、いまだに文献での議論の的である。それは、現在、光電子工学［７］、センサー［８］、フォトニックバーコード［９］、細胞培養［１０］、ドラッグデリバリー［１１］、生体材料［１２］、水素生産［１３］、およびＬｉ電池アノード［１４］などの多彩な技術に実装されている。本研究において、本発明者らは、フォトルミネセンスアモルファス多孔質シリコン（ａｐ−Ｓｉ）懸濁液を合成し、表面特性が発光波長を左右することを実証する。
【００３６】
合成
【００３７】
シリコンの非陽極電気化学エッチング（ステインエッチング）は、ルミネセンス多孔質Ｓｉを製造するための単純で比較的容易な方法である［１５］。ステインエッチングは、外部電流を使用しない、フッ化物および酸化剤から成る溶液からのエッチングの結果である。それは、電極の取り付けを必要とせず、任意の形状およびサイズの物体に対して行うことができる。このシステムに関する研究の大部分は、ニトロキシ酸化剤、一般にはＨＮＯ３またはＮａＮＯ２との組み合わせでのＨＦの使用を伴うが、他の組み合わせもエッチング剤として機能することができる。例えば、ＮＨ４ＨＦ２も、適するフッ化物源として作用することができる［１６］。非ニトロキシ酸化剤（例えば、Ｖ２Ｏ５、ＣｅＦ４、およびＦｅＣｌ３を含む）も適する酸化である［１７］。ＨＦ、ＨＣｌおよびＦｅＣｌ３から成るエッチング剤は、上層（−３μｍ厚）が機械的に不安定である二重層構造を示す高フォトルミネセンス多孔質Ｓｉを生じさせることが証明された［１８］。本発明者らは、本発明者らの研究において同様のエッチング剤配合物を使用した（実験の詳細を参照すること）。本発明者らのエッチング配合物を用いて、本発明者らも二重層構造を観察した。しかし、それらは、ノジュール（直径１０ｕｍおよび厚み６．５ｕｍ）から成る上層と下層（厚み１ｕｍ）から成るものであった。
【００３８】
本発明者らは、超音波を使用して多孔質シリコンの上層を除去した。超音波処理浴を先ず使用して、ノジュールの上層を除去した。超音波ホーンを使用して、これらのノジュールをさらに破壊した。トルエンに分散させると数分以内に、およびエタノールに分散させると数時間中に、ａｐ−Ｓｉ沈降物の懸濁液が形成された。製品収量を計算して、Ｓｉウェーハ１ｃｍ２当たりおおよそ０．３ｍｇ  ａｐ−Ｓｉであった。
【００３９】
結果および考察
【００４０】
ＳＥＭ像、図１．１ａは、超音波処理されたａｐ−Ｓｉ粒子のサイズが数百ナノメートルから数マイクロメートルの間の範囲であることを示す。１個のａｐ−Ｓｉ粒子のＨＲＴＥＭ像を図１．１ｂにおいて見ることができる。それは、ａｐ−Ｓｉ懸濁液が高多孔質異形構造から成ることを示す。制限視野回折測定は、材料がアモルファス相のみから成ることを示した。この相変態をラマン、図１．１ｃ、および価電子帯スペクトルによってさらに検証した。ラマンスペクトルは、１５０ｃｍ−１および４８０ｃｍ−１にフォノンピークを示す。前者は、アモルファスＳｉにおける横音響振動モードに関係づけられ、その一方で後者は、横光学（ＴＯ）振動モードと関連づけられる［１９］。Ｍ．Ｄｕｄｌｅｙらは、同様にエッチングされた多孔質シリコンについての彼らの分析中にいずれのアモルファス相も報告しなかった［１８］。
【００４１】
ＢＥＴポロシメトリ測定値は、ａｐ−Ｓｉが、４９３ｍ２／ｇの表面積と（３．５ｎｍ）の平均孔径を有することを示す。この大きな表面積は、結晶質からアモルファスへの相転移の原因となる駆動力であり得る。Ｔ．Ｇｅｒｏｇｅらによって提案された１つの理論は、多孔質Ｓｉ形成過程で、結晶性Ｓｉが細孔によって小さい微結晶に細分され、これらの微結晶が、それらの個々のサイズが何らかの臨界値より下になると結晶質からアモルファスへの自発相変態を被ると述べる［２０］。
【００４２】
２つの試料の蛍光スペクトルを図１．２ａに示す。これらの合成ａｐ−Ｓｉ懸濁液は、初めのうち、非常に明るいオレンジ色のフォトルミネセンスを示した。しかし、エタノールに懸濁した試料の発光は、先ず青色シフトされ、その後、継時的に赤色シフトされ、これは５２３ｎｍで始まって６２２ｎｍで終わった。発光が赤色シフトすると、発光強度も低下した。５９８ｎｍを中心とする、トルエンに懸濁させたａｐ−Ｓｉの発光は、継時的な発光のシフトまたは強度の大きな低下を示さなかった。エタノール懸濁液は、空気にさらされて数日の間に初期のオレンジがかった黄色から緑色へ、そして最終的に濃いオレンジがかった赤色へ遷移した。Ｎ２雰囲気下で保持した試料バイアルは、１カ月より長い間、それらの発光を維持することができた。
【００４３】
ＦＴ−ＩＲ分析を行って、表面化学種と発光波長との関係を判定した。図１．２ｂに提示する、対応するＦＴ−ＩＲ吸光度スペクトルは、発光波長の差が表面化学種に関係づけられることを示す。スペクトル中に存在する主な特徴は、表面ヒドリド、酸化されたヒドリド、または酸化物からのものである。
【００４４】
表面ヒドリドは、吸光バンド約６７０ｃｍ−１（変形モードδ（Ｓｉ−Ｈｘ））、８６０ｃｍ−１（縦揺れｗ（Ｓｉ−Ｈ２））、９０３ｃｍ−１（変形モードδ（Ｓｉ−Ｈ２））および２１００ｃｍ−１（伸縮モードνｓ（Ｓｉ−Ｈｘ））によって表される。酸化されたヒドリドは、吸光バンド約８８０ｃｍ−１（変形モードδ（−ＯｙＳｉ−Ｈｘ））および２２５０ｃｍ−１（伸縮モードνｓ（−ＯｙＳｉ−Ｈｘ））によって表される。酸化物は、吸光バンド約８３５ｃｍ−１（曲げモードｂ（Ｏ−Ｓｉ−Ｏ））および１０７０ｃｍ−１（非対称伸縮モードνａｓ（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ））によって表される［２１］［２２］。空気にさらされることによる、エタノールに分散させたａｐ−Ｓｉのフォトルミネセンス発光の赤色シフトは、表面ヒドリドの強度の低下、ならびに酸化されたヒドリド化学種および酸化物化学種の増加に対応する。オレンジ色発光は、トルエン懸濁液と酸化性エタノール懸濁液の両方で示され、これは、主としてヒドリドから成る表面と酸化されたヒドリドを含有する表面とが同じ波長で発光できることを示唆する。
【００４５】
ＸＰＳサーベイスキャンａｐ−Ｓｉ表面、図１．２ａは、ＳｉおよびＯが、検出される主要元素であり、ほんの微量のＣおよびＦが表面に存在することを示す（図１．３）。Ｈは、この分析法の検出限界を超えている。フォトルミネセンス発光は、アモルファスＳｉまたはその酸化物およびヒドリドによって作られる界面状態のいずれかからしか生じないはずであると想定することができる。図１．１ｃおよび１．７は、コロイドとして懸濁しているアモルファスシリコン試料から発光が生ずることを示す。図１．１ｂは、懸濁液がアモルファスシリコンナノクラスタで作られていることのさらなる証拠を提供する、制限視野電子回折を示す。
【００４６】
図１．４は、白色光（左）およびＵＶ３６５ｎｍ光（右）下のａｐ−Ｓｉ懸濁液を示す（左から右へ、緑色、薄黄色、濃い黄色、オレンジ色、赤色、および黄色がかったオレンジ色である）。図１．５ａは、ａｐ−Ｓｉに関するＢＥＴポロシメトリ測定のグラフを示す。図１．５ｂは、ａｐ−Ｓｉに関するＢＥＴポロシメトリ測定のグラフを示す。図１．６は、エッチングされたＳｉウェーハ、超音波処理前、超音波処理後、ａｐ−Ｓｉ顆粒、およびプローブ超音波処理後のａｐ−ＳｉのＳＥＭ像を示す。
【００４７】
水素を末端に持つａｐ−Ｓｉ皮膜からの発光の原因は、Ｗｅｈｒｓｐｏｈｎら［２３］およびＥｓｔｅｓら［２４］によって以前に研究されている。両方のグループが、量子閉じ込めではなく空間閉じ込め効果の結果として発光プロセスを記載している。Ｗｅｈｒｓｐｏｈｎの場合、金属基板が結果に影響を及ぼし得たことに留意すること。アモルファスＳｉは、局在電子状態を含有するので、励起子が空間的に閉じ込められる。ａｐ−Ｓｉにおいて見いだされるナノ構造は、これらの局在励起子を非放射再結合中心から切り離し、かくして光子の放射が可能になる。従来どおりに製造されたアモルファスシリコンのバンドギャップは、加工条件に依存して１．５ｅＶと２ｅＶの間の範囲であり得る［２５］。これは、６２０ｎｍより大きい波長からの発光を生じさせる結果となるはずである。しかし、本発明者らの試料は、この値より小さい波長で発光することができる。ａｐ−Ｓｉの表面のシリコン酸化物およびヒドリドは、ａ−Ｓｉのものより広いバンドギャップを有する表面を作り出すことができる［２４］。Ｈは、伝導帯に対する変化をほとんど伴わずに、Ｓｉ価電子帯内の深部で新たな結合状態を形成する。これをする場合、その価電子帯付近の局所Ｈ状態密度が低減し、その結果、バンドギャップを有効に利用できるようになる［２６］。したがって、アモルファスＳｉのバンドギャップのものより高いエネルギーでの発光は、ルミネセンスの一因となるプロセスが表面状態に起因することの表れである。
【００４８】
要約すると、アモルファス多孔質シリコンの高多孔性発光懸濁液が単純な合成方法によって製造され、表面化学種に影響されることが証明された。本発明者らが知る限り、このような大きな範囲の発光がアモルファス多孔質Ｓｉで観察されたのはこれが初めてである。粒径分布に対する制御がほとんどなくても、これらの懸濁液は、非常に均一な発光スペクトルを示した。表面特性の注意深い制御により、この材料の発光を調整することが可能であり得る。ａｐ−Ｓｉは、その基礎物理学についても、光電子工学から生体材料までのその可能な応用範囲についても、興味深い材料系である。
【００４９】
実験
【００５０】
合成：
【００５１】
２．５ｃｍ×４．５ｃｍストリップに切断した単結晶（１００）ｐ型ホウ素ドープシリコン（Ａｄｄｉｓｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）のエッチングおよび超音波処理によって、ａｐ−Ｓｉ懸濁液を調製した。１８ｍＬ  ３２％／容量の塩酸（Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）と４２ｍＬ  ４９％／容量のフッ化水素酸（Ｆｌｕｋａ）の混合物に溶解した７．８ｇ塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物（９７％、Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）から成るエッチング浴にＳｉストリップを浸漬した。Ｓｉストリップをエッチング浴に２０時間浸漬し、その後、それらの表面は艶消し黒になった。（黄色／白色／緑色結晶性沈殿が反応中に形成する）その後、エッチングされたストリップを、脱イオン水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）、続いて無水エタノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）ですすぐことによって清浄化し、その後、窒素流のもとで乾燥させた。乾燥後、黄色の皮膜が表面に形成した。
【００５２】
エッチングされたストリップをエタノールまたは研究室グレードのトルエン（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉ．）いずれかの溶媒に浸漬し、（ＶＷＲ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｃｌｅａｎｅｒ）超音波処理浴を３０分間使用して超音波処理した。その後、Ｓｉストリップを取り出し、今やａｐ−Ｓ懸濁液を含有する溶液を、（ＱＳｏｎｉｃａ  Ｑ５００超音波プロセッサ）を３０分間使用してさらに超音波処理した。脱気ステーション（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用してエタノール中の溶液を２０分間脱気し、窒素下で密封した。得られた溶液は、濁ったオレンジ色を帯びた黄色の混合物であった。
【００５３】
分析法：
【００５４】
ＨＲＴＥＭ像は、（ＦＥＩ  Ｋｒｉｏｓ  ＣＴ透過型電子顕微鏡）を（１２０ｋＶ）の動作電圧で用いて記録した。ラマンスペクトルは、（Ｈｏｒｉｂａ）ラマン分光計を使用し、４７３ｎｍコバルトレーザービーム、λｅｘｃ＝４７３ｎｍ、レーザー出力密度＝０．６ｍＷを用いて得た。蛍光スペクトルは、Ｈｏｒｉｂａ  Ｆｌｕｏｒｏｍａｘ−４分光蛍光光度計で測定した。図２．１は、付加した酸素の量の関数としてのアモルファスナノクラスタの典型的な発光スペクトルである。
【００５５】
ＦＴＩＲスペクトルは、（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｎｉｃｏｌｅｔ  ｉＳ１０）ＦＴ−ＩＲ分光計を使用して（５００から２５００）ｃｍ−１から記録した。ＫＢｒ塩中で懸濁液を乾燥させ、それらを加圧してペレットにすることによって、ＦＴ−ＩＲ測定用の試料を調製した。図２．３は、ナノクラスタを過酸化物にさらしたときのＳｉ−Ｏピークの出現を示す。
【００５６】
参考文献（これらの各々が参照により本明細書に援用されている）
【００５７】
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【００５８】
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［１１］Ｊ．Ｓａｌｏｎｅｎ，Ｊ．Ｐａｓｋｉ，Ｋ．Ｖaｈa−Ｈｅｉｋｋｉｌa，Ｔ．Ｈｅｉｋｋｉｌa，Ｍ．Ｂｊoｒｋｑｖｉｓｔ，Ｖ．−Ｐ．Ｌｅｈｔｏ，Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）２００５，２０２，１６２９−１６３３．
【００６７】
［１２］Ｊ．Ｌ．Ｃｏｆｆｅｒ，Ｍ．ａ．Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ，Ｄ．Ｋ．Ｎａｇｅｓｈａ，Ｐ．Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ，Ｇ．Ａｋｋａｒａｊｕ，Ｍ．Ｔｏｔｏｌｉｃｉ，Ｒ．Ｓ．Ｓａｆｆｉｅ，Ｌ．Ｔ．Ｃａｎｈａｍ，Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）２００５，２０２，１４５１−１４５５．
【００６８】
［１３］Ｓ．Ｌｉｔｖｉｎｅｎｋｏ，Ｓ．Ａｌｅｋｓｅｅｖ，Ｖ．Ｌｙｓｅｎｋｏ，ａ．Ｖｅｎｔｕｒｅｌｌｏ，Ｆ．Ｇｅｏｂａｌｄｏ，Ｌ．Ｇｕｌｉｎａ，Ｇ．Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ，Ｖ．Ｔｏｌｓｔｏｙ，Ｖ．Ｓｋｒｙｓｈｅｖｓｋｙ，Ｅ．Ｇａｒｒｏｎｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  ２０１０，３５，６７７３−６７７８．
【００６９】
［１４］Ｈ．−Ｃ．Ｓｈｉｎ，Ｊ．ａ．Ｃｏｒｎｏ，Ｊ．Ｌ．Ｇｏｌｅ，Ｍ．Ｌｉｕ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  ２００５，１３９，３１４−３２０．
【００７０】
［１５］Ｋ．Ｗ．Ｋｏｌａｓｉｎｓｋｉ，Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２００５，９，７３−８３．
［１６］Ｍ．Ｎａｈｉｄｉ，Ｋ．Ｗ．Ｋｏｌａｓｉｎｓｋｉ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ２００６，１５３，Ｃ１９．
【００７１】
［１７］Ｍ．Ｅ．Ｄｕｄｌｅｙ，Ｋ．Ｗ．Ｋｏｌａｓｉｎｓｋｉ，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２００９，１２，Ｄ２２．
【００７２】
［１８］Ｍ．Ｅ．Ｄｕｄｌｅｙ，Ｋ．Ｗ．Ｋｏｌａｓｉｎｓｋｉ，Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）２００９，２０６，１２４０−１２４４．
【００７３】
［１９］Ｊ．Ｍ．Ｐｅｒｅｚ，Ｊ．Ｖｉｌｌａｌｏｂｏｓ，Ｐ．ＭｃＮｅｉｌｌ，Ｊ．Ｐｒａｓａｄ，Ｒ．Ｃｈｅｅｋ，Ｊ．Ｋｅｌｂｅｒ，Ｊ．Ｐ．Ｅｓｔｒｅｒａ，Ｐ．Ｄ．Ｓｔｅｖｅｎｓ，Ｒ．Ｇｌｏｓｓｅｒ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １９９２，６１，５６３．
【００７４】
［２０］Ｔ．Ｇｅｏｒｇｅ，Ｒ．Ｖａｓｑｕｅｚ，Ｓ．Ｋｉｍ，Ｒ．Ｗ．Ｆａｔｈａｕｅｒ，Ｗ．Ｐｉｋｅ，ｉｎ  ＭＲＳ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖ  Ｐｒｅｓｓ１９９２，４１５−４２０．
【００７５】
［２１］Ｍ．Ｖａｓｑｕｅｚ−ａ．，Ｇ．Ｇａｒｃｉａ−Ｓａｌｇａｄｏ，Ｇ．Ｒｏｍｅｒｏ−Ｐａｒｅｄｅｓ，Ｒ．Ｐｅｎａ−Ｓｉｅｒｒａ，２００６  ３ｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２００６，５３，１−４．
【００７６】
［２２］Ｄ．Ｂ．Ｍａｗｈｉｎｎｅｙ，Ｊ．Ａ．Ｇｌａｓｓ  Ｊｒ，Ｊ．Ｔ．Ｙａｔｅｓ  Ｊｒ，Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ  １９９７，１０１，１２０２−１２０６．
【００７７】
［２３］Ｒ．Ｂ．Ｗｅｈｒｓｐｏｈｎ，Ｊ．−Ｎ．Ｃｈａｚａｌｖｉｅｌ，Ｆ．Ｏｚａｎａｍ，Ｉ．Ｓｏｌｏｍｏｎ，Ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｂ  １９９９，８，１７９−１９３．
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【００７８】
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【００７９】
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【００８０】
［２７］Ｒ．Ｖｉｎｋ，Ｇ．Ｂａｒｋｅｍａ，Ｗ．ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗｅｇ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ  ２００１，６３，１−６．
【００８１】
［２８］Ｒ．Ｐ．Ｖａｓｑｕｅｚ，Ｒ．Ｗ．Ｆａｔｈａｕｅｒ，Ｔ．Ｇｅｏｒｇｅ，Ａ．Ｋｓｅｎｄｚｏｖ，Ｔ．Ｌ．Ｌｉｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １９９２，６０，１００４．
【００８２】
実施例２
【００８３】
過酸化水素でのアモルファス多孔質シリコンの色調整
【００８４】
実験：
【００８５】
１．前に説明したようにエタノール中で合成し、分散させたアモルファス多孔質シリコン（ａｐ−Ｓｉ）
２．ａｐ−Ｓｉ試料を５つの５ｍＬ部分に分けた
３．過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を、表１に与える量／容量％でこれらの溶液に添加し、４時間撹拌した。
【００８６】
【表１】
0006055910.tif 000002
【００８７】
１．フォトルミネセンス（ＰＬ）、可視吸光度、およびＩＲ吸光度を各試料について測定した
【００８８】
結果：
【００８９】
２．図２．１は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２のフォトルミネセンススペクトルを示す。図２．１は、ａｐ−ＳｉにおけるＰＬがＨ２Ｏ２の添加によりいかに変更されるかを示すものであり、初期には赤色シフトし、その後、青色シフトしている
３．図２．２は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２の可視吸光度を示す。図２．２に表示されているように、この材料の吸光度は赤色シフトし、より高いＨ２Ｏ２濃度では形を変えた
４．図２．３は、ａｐ−Ｓｉ：Ｈ２Ｏ２のＩＲ吸光度を示す。表２と共に図２．３は、より多くの量のＨ２Ｏ２の添加により、シリコンヒドリド結合がヒドロキシド結合で置換されることを示す
５．表３は、この実験の結果の、ピーク位置の変化および半値全幅（ＦＷＨＭ）の値に関してのまとめである。
【００９０】
要約：
ａｐ−Ｓｉにおける発光を、Ｈ２Ｏ２の添加によるヒドリド表面のＯＨ配位子のものでの置換によって調整することができる。
【００９１】
【表２】
0006055910.tif 000003
【００９２】
【表３】
0006055910.tif 000004
【００９３】
比、濃度、量および他の数値データを本明細書中では範囲形式で表すことがあることに留意しなければならない。そのような範囲形式を、便宜および簡略のために用いており、したがって、その範囲の限度値として明確に列挙されている値ばかりでなく、その範囲内に包含される個々の数値または部分範囲すべても、各々の数値および部分範囲が明確に列挙されているかのごとく含むと柔軟に解釈すべきであることは、理解されるはずである。例を挙げて説明すると、「約０．１から約５％」の濃度範囲は、約０．１重量％から約５重量％の明確に挙げられている濃度ばかりでなく、示されている範囲内の個々の濃度（例えば、１％、２％、３％および４％）および部分範囲（例えば、０．５％、１．１％、２．２％、３．３％および４．４％）も含むと解釈すべきである。ある実施形態において、用語「約」は、その数値の有効数字に応じた伝統的丸めを含むことができる。加えて、「約「ｘ」から「ｙ」」という句は、「約「ｘ」から約「ｙ」」を含む。範囲が「ゼロ」を含み、「約」によって修飾されている（例えば、約１からゼロまたは約ゼロから１）とき、約ゼロは、０、０．１、０．０１、または０．００１を含むことができる。
【００９４】
本開示のほんの少数の実施形態を本明細書において示し、説明したが、本開示の精神および範囲を逸脱することなく様々な修飾および変更を本開示に加えることができることが当業者に明らかになるだろう。添付の請求項の範囲に入るすべてのそのような修飾および変更が本開示によって行われることが意図される。
【図１．１ａ】
0006055910.tif 000005
【図１．１ｂ】
0006055910.tif 000006
【図１．１ｃ】
0006055910.tif 000007
【図１．２ａ】
0006055910.tif 000008
【図１．２ｂ】
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【図１．３】
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【図１．４】
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【図１．５ａ】
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【図１．５ｂ】
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【図１．６】
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【図１．７】
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【図２．１】
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【図２．２】
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【図２．３】
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