JPH03109236A - Production of glass dispersed with superfine particle of semiconductor - Google Patents

Production of glass dispersed with superfine particle of semiconductor

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JPH03109236A
JPH03109236A JP24676689A JP24676689A JPH03109236A JP H03109236 A JPH03109236 A JP H03109236A JP 24676689 A JP24676689 A JP 24676689A JP 24676689 A JP24676689 A JP 24676689A JP H03109236 A JPH03109236 A JP H03109236A
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semiconductor
glass
gel
dispersed
silica glass
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JP24676689A
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Japanese (ja)
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Toshinobu Miura
三浦 敏信
Hiroyuki Sakai
裕之 坂井
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Hoya Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/006Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/16Microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material

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Abstract

PURPOSE:To obtain the glass in a simple and safe process by utilizing water, the mixed liquid of water and an organic solvent or an acid soln. as a solvent and utilizing a raw material for a semiconductor soluble in this solvent in the case of producing the glass by sol-gel method. CONSTITUTION:A soln. is prepared which incorporates water, the mixed liquid of water and an organic solvent or an acid soln. as a solvent and also incorporates at least alkyl silicate and/or hydrolysate thereof and composite oxide such as CdSeO4 becoming the raw material of a semiconductor as a solute. Wet gel is obtained by hydrolyzing this soln. and performing dehydrating and condensating treatment and thereafter dried to give dry gel contg. composite oxide. This dry gel is heated in a reducing atmosphere to reduce the composite oxide to the semiconductor. Furthermore this dry gel is changed into porous silica glass. Thereby porous silica glass wherein the superfine particles of the semiconductor are produced in the fine holes is obtained. By this method, the aimed glass is obtained in a simple process without utilizing highly toxic H2S gas.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ゾル−ゲル法により得られる多孔質シリカガ
ラスまたはシリカガラスをマトリックスとする半導体超
微粒子分散ガラスの製造方法に関−する。本発明により
得られる半導体超微粒子分散ガラスは、光学機器におい
て用られるカラーフィルターやシャープカットフィルタ
ーの材料、非線形光学材料等として利用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing porous silica glass obtained by a sol-gel method or a semiconductor ultrafine particle-dispersed glass having a matrix of silica glass. The semiconductor ultrafine particle-dispersed glass obtained by the present invention is used as a material for color filters and sharp cut filters used in optical equipment, nonlinear optical materials, and the like.

[従来の技術] CaSx Se1−w等の半導体やAu等の金属の微粒
子を分散させた微粒子分散ガラスは、従来よりシャープ
カットフィルター用ガラス材料として用いられているが
、近年これらのガラスにおいて3次の非線形性が観測さ
れ、注目を集めている。
[Prior Art] Particle-dispersed glass, in which fine particles of semiconductors such as CaSx Se1-w or metals such as Au are dispersed, has been used as a glass material for sharp-cut filters, but in recent years, tertiary glass has been used in these glasses. Nonlinearity has been observed and is attracting attention.

従来よりシャープカットフィルター材料として利用され
ている微粒子分散ガラスは、熔融工程、色消し工程およ
び発色熱処理工程を含む溶融法により製造されており、
熔融温度、ガラスの安定性、微粒子原料の溶解度等を考
慮した多成分ガラスをマトリックスとするものである。
Fine particle dispersed glass, which has traditionally been used as a sharp-cut filter material, is manufactured by a melting method that includes a melting process, an achromatic process, and a coloring heat treatment process.
The matrix is a multi-component glass that takes into consideration the melting temperature, stability of the glass, solubility of the fine particle raw material, etc.

一方、微粒子分散ガラスが非線形光学材料として注目さ
れて以来、微粒子内への不純物の混入の抑制や、化学的
耐久性、耐熱性、耐環境性の向上等を目的として、シリ
カガラスをマトリックスとする半導体超微粒子分散ガラ
スをゾル−ゲル法やスパッタリング法により得る試みが
なされている。
On the other hand, since fine particle dispersed glass has attracted attention as a nonlinear optical material, silica glass has been used as a matrix for the purpose of suppressing the incorporation of impurities into fine particles and improving chemical durability, heat resistance, and environmental resistance. Attempts have been made to obtain glass in which ultrafine semiconductor particles are dispersed by a sol-gel method or a sputtering method.

例えば、ゾル−ゲル法によるものでは、酢酸カドミウム
を含有するシリカゲルを得た後、この酢酸カドミウムと
硫化水素ガスとを反応させ、シリカゲル中に硫化カドミ
ウム微粒子を析出させて、半導体超微粒子分散シリカガ
ラスを得る方法(野上正幸ら、日本セラミックス協会 
1989年会、2F20)があり、スパッタリング法に
よるものでは、シリカと半導体とを同時にスパッタリン
グして、ガラス基板上に半導体ドープシリカガラス薄膜
を作製する方法(那須弘行ら、日本セラミックス協会 
1989年会、2 F 25)がある。
For example, in the sol-gel method, after obtaining silica gel containing cadmium acetate, this cadmium acetate and hydrogen sulfide gas are reacted to precipitate cadmium sulfide fine particles in the silica gel, and semiconductor ultrafine particle-dispersed silica glass is produced. (Masayuki Nogami et al., Ceramics Association of Japan)
1989 Meeting, 2F20), and the sputtering method involves simultaneously sputtering silica and semiconductor to create a semiconductor-doped silica glass thin film on a glass substrate (Hiroyuki Nasu et al., Ceramic Society of Japan).
1989 meeting, 2F 25).

なお、シリカガラスをマトリックスとするものではない
が、ゾル−ゲル法による半導体超微粒子分散ガラスを得
る方法として、ゾル溶液中に機械的手法により粉砕した
InGaAsPを分散させて、二酸化ゲルマニウムをマ
トリックスとする半導体微粒子分散ガラスを得る方法(
特開昭64−79038号公報)がある。
Although silica glass is not used as a matrix, as a method of obtaining semiconductor ultrafine particle dispersed glass using the sol-gel method, InGaAsP ground by a mechanical method is dispersed in a sol solution, and germanium dioxide is used as a matrix. Method for obtaining semiconductor fine particle dispersed glass (
JP-A-64-79038).

これらの中で、ゾル−ゲル法によるものは、バルク状の
ガラスやファイバー状のガラス等、所望の形状のガラス
を得ることができ、スパッタリング法によるものよりも
得られるガラスの形状の自由度が高いという利点を有し
ている。
Among these methods, the method using the sol-gel method can obtain glass in a desired shape, such as bulk glass or fiber glass, and has a greater degree of freedom in the shape of the glass than the method using the sputtering method. It has the advantage of being expensive.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、ゾル−ゲル法により酢酸カドミウムを含
有するシリカゲルを得、このゲル体と硫化水素ガスとを
反応させてシリカゲル中に硫化カドミウム微粒子を析出
させる、野上らの方法は、反応ガスとして用いる硫化水
素ガスの毒性が非常に強いため、作業上の危険性が高い
ばかりでなく、その工程が複雑になるという問題点があ
った。この問題点は、反応ガスとしてセレン化水素ガス
を用いた場合も同様に生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, Nogami et al. obtained silica gel containing cadmium acetate by a sol-gel method, and reacted this gel body with hydrogen sulfide gas to precipitate cadmium sulfide fine particles in the silica gel. This method has problems in that the hydrogen sulfide gas used as the reaction gas is extremely toxic, which not only makes the process highly dangerous but also complicates the process. This problem similarly occurs when hydrogen selenide gas is used as the reaction gas.

また、半導体を機械的手法により粉砕してゾル溶液中に
分散させて、ゾル−ゲル法により半導体微粒子分散ガラ
スを得る方法、すなわち特開昭64−79038号公報
に記載の方法を、シリカガラスをマトリックスとする半
導体微粒子分散ガラスに適用することも考えられるが、
機械的手法により得られる半導体微粒子の粒径は比較的
大きいため、この方法により半導体微粒子の粒径に起因
する量子サイズ効果を増大させて光学非線形性を向上さ
せることは困難である。
In addition, a method of obtaining semiconductor fine particle-dispersed glass by a sol-gel method in which a semiconductor is pulverized by a mechanical method and dispersed in a sol solution, that is, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-79038, can be used to obtain silica glass. It is also possible to apply it to glass in which semiconductor fine particles are dispersed as a matrix.
Since the particle size of semiconductor fine particles obtained by mechanical methods is relatively large, it is difficult to improve optical nonlinearity by increasing the quantum size effect due to the particle size of semiconductor fine particles by this method.

したがって本発明の目的は、簡易かつ安全な工程により
、半導体の超微粒子が分散されたシリカガラスをゾル−
ゲル法により得ることができる、半導体超微粒子分散ガ
ラスの製造方法を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to produce silica glass in which ultrafine semiconductor particles are dispersed by a simple and safe process.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing ultrafine semiconductor particle-dispersed glass that can be obtained by a gel method.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法は、
水、水と有機溶媒との混合液または酸溶液を溶剤とし、
少なくとも、アルキルシリケートおよび/または前記ア
ルキルシリケートの加水分解物と、半導体の原料となる
複合酸化物とを溶質とする溶液を調製する第1の工程と
、前記溶液を加水分解および脱水縮合処理してウェット
ゲルとした後、このウェットゲルを乾燥させて前記複合
酸化物を含有するドライゲルを得る第2の工程と、前記
第2の工程を経たドライゲルを還元雰囲気下で加熱し、
前記複合酸化物を半導体に還元するとともに前記ドライ
ゲルを多孔質シリカガラスにして、細孔内に半導体超微
粒子が生成した多孔質シリカガラスを得る第3の工程と
を含むことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to achieve the above object, and the method for producing semiconductor ultrafine particle dispersed glass of the present invention includes the following steps:
Using water, a mixture of water and an organic solvent, or an acid solution as a solvent,
At least a first step of preparing a solution containing as a solute an alkyl silicate and/or a hydrolyzate of the alkyl silicate and a composite oxide serving as a raw material for a semiconductor; and a step of hydrolyzing and dehydrating the solution. After forming a wet gel, a second step of drying this wet gel to obtain a dry gel containing the complex oxide, heating the dry gel that has undergone the second step in a reducing atmosphere,
A third step of reducing the composite oxide to a semiconductor and converting the dry gel into porous silica glass to obtain porous silica glass in which semiconductor ultrafine particles are generated in the pores. be.

また本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法は、
前述の第3の工程を経た多孔質シリカガラスを、前記半
導体超微粒子と同一成分からなる半導体からの蒸気分圧
を高めた還元雰囲気下で焼結して、前記半導体超微粒子
が分散された多孔質シリカガラスを無孔化する第4の工
程を更に含むことを特徴とするものでもある。
Further, the method for producing semiconductor ultrafine particle dispersed glass of the present invention includes:
The porous silica glass that has gone through the third step is sintered in a reducing atmosphere where the partial pressure of vapor from a semiconductor composed of the same components as the semiconductor ultrafine particles is increased to form porous silica glass in which the semiconductor ultrafine particles are dispersed. The present invention is also characterized in that it further includes a fourth step of making the silica glass non-porous.

以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法では、ま
ず、水、水と有機溶媒との混合液または酸溶液を溶剤と
し、少なくとも、アルキルシリケートおよび/または前
記アルキルシリケートの加水分解物と、半導体の原料と
なる複合酸化物とを溶質とする溶液を調製する第1の工
程を行う。
In the method for producing semiconductor ultrafine particle-dispersed glass of the present invention, first, water, a mixture of water and an organic solvent, or an acid solution is used as a solvent, and at least an alkyl silicate and/or a hydrolyzate of the alkyl silicate and a semiconductor are mixed together. A first step of preparing a solution containing the raw material composite oxide as a solute is performed.

この第1の工程において溶剤として用いられる水は、ゾ
ル−ゲル法によりガラスを得る際に通常用いられる蒸溜
水、精製水等の、不純物の混入の少ないものが好ましい
。有機溶媒としてはメタノール、エタノール等のアルコ
ール溶媒を使用することが好ましく、アルコール溶媒を
使用することにより、アルキルシリケートの溶解性を高
めることができる。溶剤として用いるアルコール溶媒も
、不純物の混入の少ないものを用いることが好ましい。
The water used as a solvent in this first step is preferably one containing few impurities, such as distilled water or purified water, which is commonly used when obtaining glass by the sol-gel method. As the organic solvent, it is preferable to use an alcohol solvent such as methanol or ethanol, and by using an alcohol solvent, the solubility of the alkyl silicate can be improved. As for the alcohol solvent used as the solvent, it is also preferable to use one with less contamination of impurities.

また酸溶液としては、塩酸、酢酸、硝酸、硫酸等の酸と
、上述の水および/または有機溶媒とからな溶液を用い
ることが好ましく、このときの酸も不純物の少ないもの
を用いることが好ましい。
Further, as the acid solution, it is preferable to use a solution containing an acid such as hydrochloric acid, acetic acid, nitric acid, sulfuric acid, etc., and the above-mentioned water and/or an organic solvent, and it is preferable to use an acid with few impurities. .

上記溶剤に溶解させる溶質のうち、アルキルシリケート
としては、式 SI (OR) a  (式中、Rはメ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数が
1〜4個のアルキル基である。以下同様)で示されるも
のが挙げられる。このアルキルシリケートの代わりに、
またはこのアルキルシリケートと共に、アルキルシリケ
ートの部分加水分解物、すなわち81(OR)a (O
tり、5I(OR)2 (0[1)t 、51(OR)
(OH)aや、完全加水分解物、すなわちSt (Oi
l) 4を用いてもよい。これらのアルキルシリケート
および/またはその加水分解物は、高純度であることが
望ましい。
Among the solutes to be dissolved in the above solvent, the alkyl silicate has the formula SI (OR) a (wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group). (The same applies hereafter). Instead of this alkyl silicate,
Or, together with this alkyl silicate, a partial hydrolyzate of alkyl silicate, i.e. 81(OR)a (O
tri, 5I(OR)2 (0[1)t, 51(OR)
(OH)a, complete hydrolyzate, namely St (Oi
l) 4 may be used. It is desirable that these alkyl silicates and/or their hydrolysates have high purity.

また、上記溶剤に溶解させる溶質の1つである半導体の
原料となる複合酸化物とは、熱処理により半導体を生成
する複合酸化物のうち、水、水と有機溶媒との混合液お
よび/または酸溶液に可溶性のものをいい、このような
複合酸化物としては、CdTeO4、Cd50a、Cd
TeO4、Zn5eOa等を挙げることができる。この
複合酸化物も、高純度であることが望ましい。
In addition, the composite oxide that is one of the solutes to be dissolved in the above solvent, which is a raw material for semiconductors, refers to water, a mixture of water and an organic solvent, and/or an acid Refers to compounds that are soluble in solutions, and examples of such composite oxides include CdTeO4, Cd50a, and Cd
TeO4, Zn5eOa, etc. can be mentioned. It is desirable that this composite oxide also have high purity.

本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法の第1の
工程においては、前述の溶質を前述の溶剤に溶解させる
ことにより、溶液を調製する。この溶液の調製は、両者
を十分に撹拌・混合することにより行うことができる。
In the first step of the method for manufacturing ultrafine semiconductor particle-dispersed glass of the present invention, a solution is prepared by dissolving the above-mentioned solute in the above-mentioned solvent. This solution can be prepared by sufficiently stirring and mixing both.

この際、得られる溶液のpfl調整や複合酸化物の溶剤
に対する溶解性の向上、あるいは後述する第2の工程に
おいて得られるドライゲルの細孔径の制御等を目的とし
て、塩酸、酢酸、硝酸等の酸を添加してもよい。
At this time, for the purpose of adjusting the pfl of the obtained solution, improving the solubility of the composite oxide in the solvent, or controlling the pore size of the dry gel obtained in the second step described below, acid such as hydrochloric acid, acetic acid, nitric acid, etc. may be added.

本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法において
は、上述の第1の工程の後に、第1の工程で得られた溶
液を加水分解および脱水縮合処理してウェットゲルとし
、このウェットゲルを乾燥させて複合酸化物を含有する
ドライゲルを得る第2の工程を行う。
In the method for manufacturing semiconductor ultrafine particle dispersed glass of the present invention, after the first step described above, the solution obtained in the first step is subjected to hydrolysis and dehydration condensation treatment to form a wet gel, and this wet gel is dried. A second step of obtaining a dry gel containing a composite oxide is performed.

この第2の工程における加水分解および脱水縮合処理、
ならびに得られたウェットゲルをドライゲルとする処理
は、従来公知のゾル−ゲル法によるガラスの製造方法に
従って行われる。ただし、シリカガラスの原料としてア
ルキルシリケートの完全加水分化物のみを用いた場合に
は、加水分解は行われずに脱水縮合のみが行われる。
Hydrolysis and dehydration condensation treatment in this second step,
The process of converting the obtained wet gel into a dry gel is carried out according to a conventional glass manufacturing method using a sol-gel method. However, when only a completely hydrolyzed alkyl silicate is used as a raw material for silica glass, only dehydration condensation is performed without hydrolysis.

第2の工程における溶液の加水分解および脱水縮合処理
は、例えば、第1の工程で得られた溶液を目的とするガ
ラスの形状に応じた容器に仕込み、必要に応じて加水分
解処理用の水や、酸からなる加水分解触媒を添加し、室
温〜溶剤の沸点未満の温度下に静置することにより行う
ことができる。
In the hydrolysis and dehydration condensation treatment of the solution in the second step, for example, the solution obtained in the first step is charged into a container according to the shape of the target glass, and if necessary, water for hydrolysis treatment is added. Alternatively, it can be carried out by adding a hydrolysis catalyst consisting of an acid and allowing the mixture to stand at a temperature from room temperature to less than the boiling point of the solvent.

また、得られたウェットゲルをドライゲルとする処理は
、例えば、ウェットゲルを収容している容器の蓋の開口
率を0.1〜10%として、この容器を室温〜80℃の
温度で保持することにより行なうことができる。
In addition, the process of turning the obtained wet gel into a dry gel can be carried out, for example, by setting the open area ratio of the lid of the container containing the wet gel to 0.1 to 10% and maintaining the container at a temperature of room temperature to 80°C. This can be done by

このような第2の工程を行うことにより、半導体の原料
となる複合酸化物が細孔内に存在するドライゲルを得る
ことができる。
By performing such a second step, it is possible to obtain a dry gel in which a composite oxide, which is a raw material for a semiconductor, exists in the pores.

本発明の半導体超微粒子分散ガラスの製造方法において
は、上述の第2の工程を経たドライゲルを還元雰囲気下
で加熱し、前述の複合酸化物を半導体に還元するととも
に上記ドライゲルを多孔質シリカガラスにして、細孔内
に半導体超微粒子が生成した多孔質シリカガラスを得る
第3の工程を行う。
In the method for manufacturing semiconductor ultrafine particle dispersed glass of the present invention, the dry gel that has undergone the above-mentioned second step is heated in a reducing atmosphere to reduce the above-mentioned composite oxide to a semiconductor and to convert the dry gel into porous silica glass. Then, a third step is performed to obtain porous silica glass in which ultrafine semiconductor particles are formed in the pores.

この第3の工程で用いられる還元雰囲気としては、N2
 、、Ar、 t(e等の不活性ガスとtt2との混合
雰囲気、CO雰囲気、No雰囲気等が例示され、特に安
全性の面から、Ny 、Ar、He等の不活性ガスとH
2との混合雰囲気を用いることが好ましい。また、後述
する第4の工程における雰囲気のように、ドライゲルの
細孔内に生成した半導体超微粒子と同一成分からなる半
導体からの蒸気分圧を高めた還元雰囲気としてもよい。
The reducing atmosphere used in this third step is N2
Examples include a mixed atmosphere of an inert gas such as , Ar, t(e) and tt2, a CO atmosphere, a No atmosphere, etc. In particular, from the viewpoint of safety, a mixed atmosphere of an inert gas such as Ny, Ar, He, etc. and H
It is preferable to use a mixed atmosphere with 2. Alternatively, like the atmosphere in the fourth step described later, a reducing atmosphere may be used in which the partial pressure of vapor from a semiconductor made of the same component as the semiconductor ultrafine particles generated in the pores of the dry gel is increased.

半導体の原料となる複合酸化物から半導体超微粒子を生
成させるための加熱は、200〜600℃で1〜30時
間行うことが好ましい。
Heating for producing semiconductor ultrafine particles from a composite oxide, which is a raw material for a semiconductor, is preferably performed at 200 to 600° C. for 1 to 30 hours.

第3の工程において生成させる半導体超微粒子の粒径は
、1μm以下とすることが好ましい。その理由は、半導
体超微粒子の粒径が1μmを超えると、光の散乱が起こ
り透過率が低下すると共に、光非線形性の量子サイズ効
果が弱くなるからである。半導体超微粒子の粒径は、前
述の第1の工程における溶液中の複合酸化物の濃度、ド
ライゲルの細孔径、上記第3の工程における加熱温度お
よび時間等により制御することが可能である。
The particle size of the semiconductor ultrafine particles produced in the third step is preferably 1 μm or less. The reason for this is that when the particle size of the semiconductor ultrafine particles exceeds 1 μm, light scattering occurs, the transmittance decreases, and the quantum size effect of optical nonlinearity becomes weaker. The particle size of the semiconductor ultrafine particles can be controlled by the concentration of the composite oxide in the solution in the first step, the pore diameter of the dry gel, the heating temperature and time in the third step, etc.

このような第3の工程を行うことにより、半導体超微粒
子が細孔内に分散した多孔質シリカガラスを得ることが
できる。
By performing such a third step, it is possible to obtain porous silica glass in which ultrafine semiconductor particles are dispersed within the pores.

なお、ドライゲルを熱処理した多孔質体は一般にガラス
とは異なるものとして認識されるが、本明細書において
は、ドライゲルを熱処理して得られた、半導体超微粒子
が細孔内に分散した上記多孔質体も、シリカガラスをマ
トリックスとする半導体超微粒子分散ガラスに含めるも
のとする。
Note that a porous body obtained by heat-treating a dry gel is generally recognized as different from glass, but in this specification, the above-mentioned porous body obtained by heat-treating a dry gel and having ultrafine semiconductor particles dispersed in its pores is used. The body is also included in the semiconductor ultrafine particle-dispersed glass having silica glass as a matrix.

このようにして得られる、半導体超微粒子が細孔内に分
散した多孔質シリカガラスは、一般に機械的強度が不十
分であるため、機械的強度の向上した上記多孔質シリカ
ガラスを得たい場合には、前述の第2の工程を経たドラ
イゲルに水蒸気暴露処理を施した後、上述の第3の工程
を行うことが好ましい。この水蒸気暴露処理は、第2の
工程を経たドライゲルを40〜100°Cの飽和水蒸気
に5時間〜7日晒すことにより行うことができる。
The porous silica glass obtained in this way, in which ultrafine semiconductor particles are dispersed in the pores, generally has insufficient mechanical strength, so if you want to obtain the porous silica glass with improved mechanical strength, It is preferable to perform the above-mentioned third step after subjecting the dry gel that has undergone the above-mentioned second step to a water vapor exposure treatment. This water vapor exposure treatment can be performed by exposing the dry gel that has undergone the second step to saturated water vapor at 40 to 100°C for 5 hours to 7 days.

ただし、半導体となる複合酸化物として水に易溶の複合
酸化物を用いた場合には、水蒸気暴露処理用容器壁から
ドライゲルへの水滴の付着を抑止して、複合酸化物の流
出を最低限に止どめるよう留意する。
However, when using a complex oxide that is easily soluble in water as a semiconductor, it is possible to prevent water droplets from adhering to the dry gel from the wall of the container for water vapor exposure treatment, thereby minimizing the outflow of the complex oxide. Take care to keep it to a minimum.

水蒸気暴露処理を施すことにより、第2の工程における
加水分解時に残留した未加水分解アルキルシリケートが
完全に加水分解され、これにより第3の工程における半
導体超微粒子を生成させるための加熱時に、3l−0−
8iの結合がより形成され易くなるため、第3の工程を
経た多孔質シリカガラスの機械的強度が向上する。この
機械的強度の向上により、例えば第3の工程において5
00°Cで加熱しただけの多孔質シリカガラスでも、研
摩加工が可能となる。
By performing the water vapor exposure treatment, the unhydrolyzed alkyl silicate remaining during the hydrolysis in the second step is completely hydrolyzed, and as a result, during the heating to generate semiconductor ultrafine particles in the third step, 3l- 0-
Since the 8i bonds are more easily formed, the mechanical strength of the porous silica glass that has undergone the third step is improved. Due to this improvement in mechanical strength, for example, in the third step, 5
Even porous silica glass heated to 00°C can be polished.

また、第3の工程を経た多孔質シリカガラスは無孔化さ
れていないため、用途によっては、湿度等の環境変化や
大気中の有機物が細孔内に付着すること等により特性が
変化することがある。このような特性の変化は、前述の
第3の工程を経た多孔質シリカガラスを、以下に説明す
る第4の工程により無孔化された半導体超微粒子分散ガ
ラスとすることにより抑止することができる。
Additionally, since the porous silica glass that has gone through the third process is not made non-porous, its properties may change depending on the application due to environmental changes such as humidity or the adhesion of organic matter in the atmosphere into the pores. There is. Such changes in properties can be suppressed by converting the porous silica glass that has gone through the third step described above into semiconductor ultrafine particle dispersed glass that has been made non-porous through the fourth step described below. .

この第4の工程は、前述の第3の工程を経た多孔質シリ
カガラスを、この多孔質シリカガラスの細孔内に生成し
た半導体超微粒子と同一成分からなる半導体からの蒸気
分圧を高めた還元雰囲気下で焼結して、半導体超微粒子
が分散された前記シリカガラスを無孔化する工程である
In this fourth step, the porous silica glass that has gone through the third step described above is heated to increase the partial pressure of vapor from a semiconductor made of the same component as the semiconductor ultrafine particles generated within the pores of this porous silica glass. This is a step of sintering in a reducing atmosphere to make the silica glass in which ultrafine semiconductor particles are dispersed non-porous.

細孔内に生成した半導体超微粒子と同一成分からなる半
導体からの蒸気分圧を高めた還元雰囲気は、例えば、第
3の工程を経た多孔質シリカガラスを焼結するための加
熱炉内に、この多孔質シリカガラスの細孔内に生成した
半導体超微粒子と同一の成分からなる半導体装置し、加
熱炉内の雰囲気をN2 、Ar、 Ile等の不活性ガ
スとOXとの混合雰囲気、CO雰囲気、No雰囲気等の
還元雰囲気とした後、この加熱炉を密閉系にして加熱す
ることにより得られる。加熱炉内の雰囲気をこのような
雰囲気とすることにより、後述する焼結のための熱処理
時に揮発しゃすいCd5eSCdTe等の半導体を分散
させた多孔質シリカガラスを無孔化する場合でも、焼結
時における半導体または半導体成分の揮発が防止される
ため、半導体超微粒子の濃度の低下を抑止しつつ無孔化
された半導体超微粒子分散ガラスを得ることができる。
For example, a reducing atmosphere with increased vapor partial pressure from a semiconductor composed of the same components as the semiconductor ultrafine particles generated in the pores is placed in a heating furnace for sintering the porous silica glass that has undergone the third step. A semiconductor device made of the same components as the semiconductor ultrafine particles generated in the pores of this porous silica glass is manufactured, and the atmosphere in the heating furnace is a mixed atmosphere of an inert gas such as N2, Ar, Ile, etc. and OX, or a CO atmosphere. , No atmosphere or the like, and then heating the heating furnace in a closed system. By setting the atmosphere in the heating furnace to such an atmosphere, even when making porous silica glass in which a semiconductor such as Cd5eSCdTe, which easily volatizes during heat treatment for sintering as described later, is dispersed, the silica glass can be made non-porous during sintering. Since volatilization of the semiconductor or semiconductor component in the process is prevented, a non-porous semiconductor ultrafine particle-dispersed glass can be obtained while suppressing a decrease in the concentration of semiconductor ultrafine particles.

多孔質シリカガラスを焼結する際の温度および焼結時間
は、第3の工程において多孔質シリカガラスの細孔内に
生成した半導体超微粒子の揮発や巨大化の抑制、あるい
はガラスの失透の抑制等の観点から、700〜1200
℃で0.5〜10時間とすることが望ましい。
The temperature and sintering time when sintering the porous silica glass are determined to suppress volatilization and enlargement of semiconductor ultrafine particles generated in the pores of the porous silica glass in the third step, or to prevent devitrification of the glass. From the viewpoint of suppression, etc., 700 to 1200
It is desirable to set it as 0.5 to 10 hours at °C.

なおこの第4の工程は、前述した第3の工程における熱
処理を上述の第4の工程における熱処理と同様の雰囲気
条件で行うことにより、第3の工程から連続的に行うこ
ともできる。
Note that this fourth step can also be performed continuously from the third step by performing the heat treatment in the third step described above under the same atmospheric conditions as the heat treatment in the fourth step described above.

このような第4の工程を行うことにより、無孔化された
シリカガラスをマトリックスとする半導体超微粒子分散
ガラスを得ることができる。
By performing such a fourth step, it is possible to obtain ultrafine semiconductor particle-dispersed glass having a matrix of non-porous silica glass.

なお、この第4の工程を行う場合には、焼結に伴う半導
体超微粒子の成長も勘案して、最終的に得られる半導体
超微粒子分散ガラス中の半導体超微粒子の粒径が1μm
以下となるように、第3の工程において生成させる半導
体超微粒子の粒径を1μmより小さくすることが好まし
い。
In addition, when performing this fourth step, the particle size of the semiconductor ultrafine particles in the semiconductor ultrafine particle dispersed glass finally obtained is 1 μm, taking into account the growth of the semiconductor ultrafine particles accompanying sintering.
It is preferable that the particle size of the semiconductor ultrafine particles produced in the third step be smaller than 1 μm so as to be as follows.

[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。[Example] Examples of the present invention will be described below.

実施例1 出発原料として、市販のテトラメチルオルソシリケート
(1MO8)、テトラエチルオルソシリケー) (TE
01) 、エタノール、塩酸およびテルル酸カドミウム
(CdTe04)  (以上全て特級試薬、以下同様)
を用い、第1の工程として、まず5℃の水浴中ポリプロ
ピレン製200m1容器に1MO8を3゜19 gST
EO8を4.33g、エタノールを7.73gそれぞれ
入れた。次いで、容器内の内容物を撹拌しながら、O,
LogのCdTe0aを17.3gの蒸溜水および0.
1gの塩酸からなる溶液に溶解させた水溶液を上記内容
物に滴下して加え、さらに10分間撹拌を続けて、均一
な溶液を得た。
Example 1 Commercially available tetramethyl orthosilicate (1MO8), tetraethyl orthosilicate (TE
01), ethanol, hydrochloric acid, and cadmium tellurate (CdTe04) (all of the above are special grade reagents, the same applies below)
In the first step, 1MO8 was added to 3°19 gST in a 200ml container made of polypropylene in a water bath at 5°C.
4.33 g of EO8 and 7.73 g of ethanol were added. Next, while stirring the contents in the container, O,
Log of CdTe0a was added to 17.3 g of distilled water and 0.0 g of distilled water.
An aqueous solution dissolved in a solution consisting of 1 g of hydrochloric acid was added dropwise to the above contents and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a homogeneous solution.

次に第2の工程として、第1の工程で得られた均一な溶
液を、直径が6. 5cmで高さが9cmのポリプロピ
レン製容器に20m1分取し、直径1ffiI11のピ
ンホールを開けた開口率0.1%の蓋をして、70℃に
保って加水分解を促進させるとともに脱水縮合を起させ
てウェットゲルを得、引き続き70℃で保持してこのウ
ェットゲルを乾燥させて、ドライゲルを得た。このドラ
イゲルの細孔中には、CdTe0aが分布していること
が確認された。
Next, in the second step, the uniform solution obtained in the first step is mixed with a diameter of 6 mm. A 20ml aliquot was placed in a 5cm x 9cm high polypropylene container, covered with a lid with an opening ratio of 0.1% with a pinhole of 1ffiI11 in diameter, and kept at 70°C to promote hydrolysis and dehydration condensation. The mixture was allowed to rise to obtain a wet gel, and then kept at 70°C to dry the wet gel to obtain a dry gel. It was confirmed that CdTe0a was distributed in the pores of this dry gel.

この後、得られたドライゲルに水滴が付着しないよう留
意しつつ、このドライゲルを70℃の飽和水蒸気中に7
日間放置して水蒸気暴露処理を施し、ドライゲルの機械
的強度を向上させた。
After this, the dry gel was immersed in saturated steam at 70°C for 7 days, taking care not to allow water droplets to adhere to the dry gel.
The mechanical strength of the dry gel was improved by leaving it for a day and subjecting it to water vapor exposure treatment.

次に第3の工程として、上記水蒸気暴露処理を施したド
ライゲルを加熱炉に入れ、炉内の雰囲気を1%以上のN
2を含むN2−Heからなる還元雰囲気とするとともに
この雰囲気ガスを100cc/lllInの割合で流し
ながら、150℃/hrの昇温速度で室温から700℃
まで昇温させ、この温度で3時間保持することによりC
dTe0aからCdTeを生成させて、細孔内にCdT
eが生成した半導体超微粒子分散ガラス(多孔質シリカ
ガラス)を得た。
Next, in the third step, the dry gel subjected to the water vapor exposure treatment is placed in a heating furnace, and the atmosphere in the furnace is changed to 1% or more N.
The temperature was raised from room temperature to 700°C at a temperature increase rate of 150°C/hr while creating a reducing atmosphere consisting of N2-He containing 2 and flowing this atmospheric gas at a rate of 100cc/lllIn.
By raising the temperature to C and keeping it at this temperature for 3 hours,
CdTe is generated from dTe0a and CdT is formed in the pores.
A semiconductor ultrafine particle dispersed glass (porous silica glass) in which e was produced was obtained.

得られた半導体超微粒子分散ガラスのX線回折により、
このガラス中にはCdTeが含まれていることが確認さ
れ、さらに(110)ピークの半値幅より、分散したC
dTeの粒径は約80人であることが判明した。
By X-ray diffraction of the obtained semiconductor ultrafine particle dispersed glass,
It was confirmed that this glass contained CdTe, and furthermore, from the half-value width of the (110) peak, dispersed CdTe was confirmed.
The particle size of dTe was found to be approximately 80 mm.

この半導体超微粒子分散ガラスを厚さ100μmに研摩
し、その光吸収スペクトルを測定したところ、第1図に
示すように、約800nm付近に吸収端のある吸収曲線
が得られた。この吸収端の位置は、CdTeバルク体の
吸収端が838nmであるのに対して短波長側にシフト
しているが、この短波長側へのシフトは量子サイズ効果
によるものであり、3次の非線形光学特性の増大につな
がるものである。また800nm以下の波長域において
、長波長域から短波長域にかけて吸収が徐々に増大する
ことから、アンバー系カラーフィルターとして用いるこ
とができることが確認された。
When this semiconductor ultrafine particle-dispersed glass was polished to a thickness of 100 μm and its optical absorption spectrum was measured, an absorption curve with an absorption edge near about 800 nm was obtained as shown in FIG. The position of this absorption edge is shifted to the shorter wavelength side, whereas the absorption edge of the CdTe bulk body is 838 nm, but this shift to the shorter wavelength side is due to the quantum size effect and is due to the third-order This leads to an increase in nonlinear optical properties. Furthermore, in the wavelength range of 800 nm or less, the absorption gradually increases from the long wavelength range to the short wavelength range, so it was confirmed that it can be used as an amber color filter.

実施例2 出発原料として、TM01. TE01、エタノールお
よびセレン酸カドミウム(Cd5eOa )を用い、第
1の工程として、まず5℃の水浴中ポリプロピレン製2
00m1容器にTM01を3. 19 gSTIEO3
を4゜33g1エタノールを10.0gそれぞれ入れた
Example 2 As a starting material, TM01. Using TE01, ethanol and cadmium selenate (Cd5eOa), as a first step, a polypropylene 2
3. TM01 in 00ml container. 19 gSTIEO3
4.33 g of ethanol and 10.0 g of ethanol were added respectively.

次いで、上記容器内の内容物を撹拌しながら、0゜22
gのCdSe04を20.0gの蒸溜水に溶解させた水
溶液を上記内容物に滴下して加え、さらに10分間撹拌
を続けて、均一な溶液を得た。
Next, while stirring the contents in the container, the temperature was increased to 0°22
An aqueous solution in which 1 g of CdSe04 was dissolved in 20.0 g of distilled water was added dropwise to the above contents, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a homogeneous solution.

次に第2の工程として、上記第1の工程で得られた溶液
に実施例1における第2の工程と同様の処理を施して、
細孔中にCdSe04が分布しているドライゲルを得た
Next, as a second step, the solution obtained in the first step was subjected to the same treatment as the second step in Example 1,
A dry gel in which CdSe04 was distributed in the pores was obtained.

次いで第3の工程として、得られたドライゲルを加熱炉
に入れ、炉内の雰囲気を1%以上の112を含む+12
− N2からなる還元雰囲気とするとともにこの雰囲気
ガスを100cc/minの割合で流しながら、150
℃/hrの昇温速度で室温から500℃まで昇温させ、
この温度で6時間保持することによりCdSeO4から
CdSeを生成させて、細孔内にCdSeが生成した半
導体超微粒子分散ガラス(多孔質シリカガラス)を得た
Next, as a third step, the obtained dry gel is placed in a heating furnace, and the atmosphere in the furnace is changed to +12 containing 1% or more of 112.
- While creating a reducing atmosphere consisting of N2 and flowing this atmospheric gas at a rate of 100 cc/min,
Raise the temperature from room temperature to 500 °C at a temperature increase rate of °C/hr,
By holding at this temperature for 6 hours, CdSe was generated from CdSeO4, and a semiconductor ultrafine particle dispersed glass (porous silica glass) in which CdSe was generated in the pores was obtained.

さらに第4の工程として、加熱炉内にCdSeを配置し
、炉内の雰囲気を1%以上の112を含む112− N
2からなる還元雰囲気として密閉した後、300℃/h
rの昇温速度で加熱を続け1050℃で1時間保持する
ことにより、この加熱によりCdSe蒸気分圧が高めら
れた還元雰囲気下で上記半導体超微粒子分散ガラス(多
孔質シリカガラス)を焼結し無孔化させて、直径3cm
、厚さ3mmのCdSe超微粒子分散シリカガラスを得
た。
Furthermore, as a fourth step, CdSe is placed in a heating furnace, and the atmosphere in the furnace is changed to 112-N containing 1% or more of 112.
After sealing as a reducing atmosphere consisting of 2, 300℃/h
The semiconductor ultrafine particle dispersed glass (porous silica glass) was sintered in a reducing atmosphere in which the CdSe vapor partial pressure was increased by heating by continuing heating at a temperature increase rate of r and holding at 1050 ° C. for 1 hour. Made non-porous, 3cm in diameter
A CdSe ultrafine particle-dispersed silica glass having a thickness of 3 mm was obtained.

得られたCdSe超微粒子分散ガラスのX線回折図を第
2図に示す。このX線回折により、このガラス中にはC
dSeが含まれていることが確認され、さらに(110
)ピークの半値幅より、分散したCdSeの粒径は約1
60人であることが判明した。
FIG. 2 shows the X-ray diffraction pattern of the obtained CdSe ultrafine particle dispersed glass. This X-ray diffraction reveals that there is C in this glass.
It was confirmed that dSe was included, and also (110
) From the half width of the peak, the particle size of dispersed CdSe is approximately 1
It turned out that there were 60 people.

このCdSe超微粒子分散ガラスの光吸収スペクトルを
実施例1と同様にして測定したところ、第3図に示すよ
うに、複数の起伏があるスペクトルが得られた。この起
伏は、量子サイズ効果により離散されたバンドの吸収に
起因するものであり、3次の非線形光学特性の増大につ
ながるものである。
When the optical absorption spectrum of this CdSe ultrafine particle dispersed glass was measured in the same manner as in Example 1, a spectrum with a plurality of undulations was obtained as shown in FIG. This undulation is caused by absorption of discrete bands due to quantum size effects, and leads to an increase in third-order nonlinear optical characteristics.

また700nm以下の波長域において、長波長域から短
波長域にかけて吸収が徐々に増大することから、赤外線
吸収フィルターやシャープカットフィルターとして用い
ることができることが確認された。
Furthermore, in the wavelength range of 700 nm or less, the absorption gradually increases from the long wavelength range to the short wavelength range, so it was confirmed that it can be used as an infrared absorption filter or a sharp cut filter.

なお、半導体超微粒子分散ガラスでは、その非線形性の
増大に量子サイズ効果の発現が大きく影響し、この量子
サイズ効果により吸収ピークは高エネルギー側にシフト
する。そして、半導体超微粒子の粒径(a)とエネルギ
ーバンドギャップの変化量(△E)との間には、次の式
が成り立つ。
In semiconductor ultrafine particle-dispersed glass, the development of quantum size effects greatly influences the increase in nonlinearity, and this quantum size effect shifts the absorption peak to the higher energy side. The following equation holds true between the particle size (a) of the semiconductor ultrafine particles and the amount of change in energy band gap (ΔE).

h=ニジ (hニブランク定数)、 計・・量子数、m6・・・電子の有効質量、そこで、前
述の第3および第4の工程における熱処理温度を500
〜1050℃の範囲内で種々変化させて、得られるCd
Se超微粒子分散ガラス中のCdSe超粒子の粒径を種
々変化させ、CdSe超微粒子の粒径とCdSe超微粒
子分散ガラスの最長波長ピーク位置(吸収ピーク)との
関係を求めたところ、第4図に示す結果が得られた。第
4図から、本実施例のCdSe超微粒子分散ガラスにお
いて上記式1の関係が成り立っていることが判明し、光
非線形性にとって重要な量子サイズ効果が得られている
ことが確認された。
h = Niji (h blank constant), total...quantum number, m6... effective mass of electrons, so the heat treatment temperature in the third and fourth steps mentioned above was set to 500
Cd obtained by varying the temperature within the range of ~1050°C
The particle size of the CdSe ultrafine particles in the Se ultrafine particle dispersed glass was varied, and the relationship between the particle size of the CdSe ultrafine particles and the longest wavelength peak position (absorption peak) of the CdSe ultrafine particle dispersed glass was determined. The results shown are obtained. From FIG. 4, it was found that the above relationship of Formula 1 was established in the CdSe ultrafine particle dispersed glass of this example, and it was confirmed that the quantum size effect, which is important for optical nonlinearity, was obtained.

また、得られたCdSe超微粒子分散ガラスのガラス転
移点(Tg )は850℃であり、耐熱性に優れている
ことが確認された。さらに、粉末法による化学的耐久性
をJOGIS−1975(日本光学硝子工業規格)に基
づいて測定したところ、耐水性(Dw )が0.01%
、耐酸性(Da )が0゜03%であり、化学的耐久性
にも優れていることが確認された。
Further, the glass transition point (Tg) of the obtained CdSe ultrafine particle dispersed glass was 850°C, and it was confirmed that it had excellent heat resistance. Furthermore, when chemical durability was measured using a powder method based on JOGIS-1975 (Japan Optical Glass Industry Standards), water resistance (Dw) was 0.01%.
The acid resistance (Da) was 0.03%, and it was confirmed that the material had excellent chemical durability.

実施例3 第1の工程において、各出発原料を混合する際に、Cd
5eOaの溶剤に対する溶解性を向上させるために0.
1規定の塩酸を20.0g添加し蒸溜水は添加しなかっ
ただ以外は実施例2と同様にして、CdSe超微粒子分
散ガラスを得た。
Example 3 In the first step, when mixing each starting material, Cd
0.0 to improve the solubility of 5eOa in solvents.
A CdSe ultrafine particle dispersed glass was obtained in the same manner as in Example 2, except that 20.0 g of 1N hydrochloric acid was added and distilled water was not added.

得られたCdSe超微粒子分散ガラス中のCdSe超微
粒子の粒径を実施例2と同様にして測定したところ、1
60人であった。また、このCdSe超微粒子分散ガラ
スの光吸収スペクトルを実施例2と同様に測定したとこ
ろ、第3図と同様の光吸収スペクトルが得られた。
When the particle size of the CdSe ultrafine particles in the obtained CdSe ultrafine particle dispersed glass was measured in the same manner as in Example 2, it was found to be 1
There were 60 people. Further, when the light absorption spectrum of this CdSe ultrafine particle dispersed glass was measured in the same manner as in Example 2, a light absorption spectrum similar to that shown in FIG. 3 was obtained.

実施例4 実施例2と同様にして第1の工程および第2の工程を行
った後、得られたドライゲルに実施例1と同様にして水
蒸気暴露処理を施し、さらに実施例2と同様にして第3
の工程および第4の工程を行って、粒径が160人のC
dSe超微粒子が分散した半導体超微粒子分散ガラスを
得た。
Example 4 After carrying out the first step and second step in the same manner as in Example 2, the obtained dry gel was subjected to a water vapor exposure treatment in the same manner as in Example 1, and further in the same manner as in Example 2. Third
and the fourth step to obtain a particle size of 160 C.
A semiconductor ultrafine particle-dispersed glass in which dSe ultrafine particles were dispersed was obtained.

なお、第2の工程で得られたドライゲルに水蒸気暴露処
理を施したことにより、ドライゲルの機械的強度が向上
し、第3の工程および第4の工程の熱処理時において多
孔質シリカガラスに割れが生じる割合が低下した。
In addition, by subjecting the dry gel obtained in the second step to water vapor exposure treatment, the mechanical strength of the dry gel is improved, and the porous silica glass is prevented from cracking during the heat treatment in the third and fourth steps. The rate of occurrence has decreased.

このようにして得られたCdSe超微粒子分散ガラスの
光吸収特性は、第3図と同様の光吸収スペクトルを示す
ものであった。
The light absorption characteristics of the CdSe ultrafine particle-dispersed glass thus obtained showed a light absorption spectrum similar to that shown in FIG.

実施例5 出発原料として、TMO8STEO8、エタノールおよ
び硫酸カドミウム(CdSOa )を用い、第1の工程
として、まず5℃の氷浴中ポリプロピレン製200n+
1容器に7MO8を3.19g5TEO3を4.33g
Example 5 Using TMO8STEO8, ethanol, and cadmium sulfate (CdSOa) as starting materials, as a first step, a polypropylene 200n+ was heated in an ice bath at 5°C.
3.19g of 7MO8 and 4.33g of 5TEO3 in one container
.

エタノールを7.73gそれぞれ入れた。次いで、上記
容器内の内容物を撹拌しながら、0. 18gのCd5
0aを17.3gの蒸溜水に溶解させた水溶液を上記内
容物に滴下して加え、さらに10分間撹拌を続けて、均
一な溶液を得た。
7.73g of ethanol was added to each. Next, while stirring the contents in the container, 0. 18g Cd5
An aqueous solution of Oa dissolved in 17.3 g of distilled water was added dropwise to the above contents, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a homogeneous solution.

次いで、実施例2と同様にして第2の工程および第3の
工程を行って細孔内にCdSが生成した半導体超微粒子
分散ガラス(多孔質シリカガラス)を得た。
Next, a second step and a third step were performed in the same manner as in Example 2 to obtain semiconductor ultrafine particle dispersed glass (porous silica glass) in which CdS was generated in the pores.

この後、第4の工程として、加熱炉内にCdSを配置し
、炉内の雰囲気を1%以上の112を含む112−Ar
からなる還元雰囲気として密閉した後、300℃/hr
の昇温速度で加熱を続け1050℃で1時間保持するこ
とにより、この加熱によりCdS蒸気分圧が高められた
還元雰囲気下で上記半導体超微粒子分散ガラス(多孔質
シリカガラス)を焼結し無孔化させて、直径3cm、厚
さ3mmのCdS超微粒子分散シリカガラスを得た。
After this, as a fourth step, CdS is placed in a heating furnace, and the atmosphere in the furnace is changed to 112-Ar containing 1% or more of 112.
After sealing as a reducing atmosphere consisting of
By continuing heating at a heating rate of By forming pores, a CdS ultrafine particle-dispersed silica glass having a diameter of 3 cm and a thickness of 3 mm was obtained.

得られたCdS超微粒子分散ガラスのX線回折により、
このガラス中にはCdSが含まれていることが確認され
、さらに(110)ピークの半値幅より、分散したCd
Sの粒径は約150人であることが判明した。
By X-ray diffraction of the obtained CdS ultrafine particle dispersed glass,
It was confirmed that this glass contained CdS, and furthermore, the half-value width of the (110) peak revealed that CdS was dispersed in the glass.
The particle size of S was found to be approximately 150.

このCdS超微粒子分散ガラスの光吸収スペクトルを実
施例1と同様にして測定したところ、第5図に示すよう
なスペクトルが得られた。また500nm以下の波長域
において、長波長域から短波長域にかけて吸収が徐々に
増大することから、赤外線吸収フィルターやシャープカ
ットフィルターとして用いることができることが確認さ
れた。
When the optical absorption spectrum of this CdS ultrafine particle dispersed glass was measured in the same manner as in Example 1, a spectrum as shown in FIG. 5 was obtained. Furthermore, in the wavelength range of 500 nm or less, the absorption gradually increases from the long wavelength range to the short wavelength range, so it was confirmed that it can be used as an infrared absorption filter or a sharp cut filter.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の半導体超微粒子分散ガラ
スの製造方法は、半導体の原料として、熱処理により半
導体を生成する複合酸化物のうち水、水と有機溶媒との
混合液または酸溶液に可溶性のものを用いるため、簡易
かつ安全な工程により、シリカガラスをマトリックスと
する半導体超微粒子分散ガラスをゾル−ゲル法により得
ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the method for producing semiconductor ultrafine particle-dispersed glass of the present invention uses water, a mixed solution of water and an organic solvent, among composite oxides that produce semiconductors by heat treatment, as raw materials for semiconductors. Alternatively, since a material soluble in an acid solution is used, a semiconductor ultrafine particle-dispersed glass having silica glass as a matrix can be obtained by a sol-gel method through a simple and safe process.

したがって、本発明を実施することにより、耐熱性、化
学的耐久性、耐環境性等に優れ、高温および/または高
湿条件下においても使用可能な赤外線透過フィルターや
カラーフィルター、シャープカットフィルター、あるい
は超微粒子中に不純物の少ない非線形光学材料用の半導
体超微粒子分散ガラスを、簡易かつ安全な工程により得
ることが可能となる。
Therefore, by carrying out the present invention, an infrared transmission filter, a color filter, a sharp cut filter, or It becomes possible to obtain semiconductor ultrafine particle-dispersed glass for nonlinear optical materials with few impurities in ultrafine particles through a simple and safe process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法により得られたCdTe超微粒子
分散ガラスの光吸収曲線を示すグラフ、第2図は本発明
の方法により得られたCdSe超微粒子分散ガラスのX
線回折図、第3図は本発明の方法により得られたCdS
e超微粒子分散ガラスの光吸収曲線を示すグラフ、第4
図は本発明の方法により得られたCdSe超微粒子分散
ガラス中のCdSe超微粒子の粒径と光吸収スペクトル
の最長波長ピーク位置(吸収ピーク)との関係を示すグ
ラフ、第5図は本発明の方法により得られたCdS超微
粒子分散ガラスの光吸収曲線を示すグラフである。 (cm”1
FIG. 1 is a graph showing the light absorption curve of the CdTe ultrafine particle dispersed glass obtained by the method of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the optical absorption curve of the CdSe ultrafine particle dispersed glass obtained by the method of the present invention.
Line diffraction diagram, Figure 3 shows CdS obtained by the method of the present invention.
e Graph showing the light absorption curve of ultrafine particle dispersed glass, 4th
The figure is a graph showing the relationship between the particle size of CdSe ultrafine particles in the CdSe ultrafine particle dispersed glass obtained by the method of the present invention and the longest wavelength peak position (absorption peak) of the optical absorption spectrum. 1 is a graph showing a light absorption curve of a CdS ultrafine particle-dispersed glass obtained by the method. (cm”1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)水、水と有機溶媒との混合液または酸溶液を溶剤
とし、少なくとも、アルキルシリケートおよび/または
前記アルキルシリケートの加水分解物と、半導体の原料
となる複合酸化物とを溶質とする溶液を調製する第1の
工程と、 前記溶液を加水分解および脱水縮合処理してウェットゲ
ルとした後、このウェットゲルを乾燥させて前記複合酸
化物を含有するドライゲルを得る第2の工程と、 前記第2の工程を経たドライゲルを還元雰囲気下で加熱
し、前記複合酸化物を半導体に還元するとともに前記ド
ライゲルを多孔質シリカガラスにして、細孔内に半導体
超微粒子が生成した多孔質シリカガラスを得る第3の工
程と を含むことを特徴とする半導体超微粒子分散ガラスの製
造方法。
(1) A solution in which water, a mixture of water and an organic solvent, or an acid solution is used as a solvent, and at least an alkyl silicate and/or a hydrolyzate of the alkyl silicate and a complex oxide, which is a raw material for a semiconductor, are used as solutes. a first step of preparing a wet gel by subjecting the solution to hydrolysis and dehydration condensation, and a second step of drying the wet gel to obtain a dry gel containing the complex oxide; The dry gel that has gone through the second step is heated in a reducing atmosphere to reduce the composite oxide to a semiconductor, and the dry gel is made into porous silica glass, thereby producing porous silica glass in which semiconductor ultrafine particles are generated in the pores. and a third step of obtaining semiconductor ultrafine particle dispersed glass.
(2)前記第3の工程を経た多孔質シリカガラスを、前
記半導体超微粒子と同一成分からなる半導体からの蒸気
分圧を高めた還元雰囲気下で焼結して、前記半導体超微
粒子が分散された多孔質シリカガラスを無孔化する第4
の工程を更に含むことを特徴とする、請求項(1)記載
の超微粒子分散ガラスの製造方法。
(2) The porous silica glass that has undergone the third step is sintered in a reducing atmosphere in which the partial pressure of vapor from a semiconductor composed of the same components as the semiconductor ultrafine particles is increased, so that the semiconductor ultrafine particles are dispersed. The fourth step is to make porous silica glass non-porous.
The method for producing ultrafine particle dispersed glass according to claim 1, further comprising the step of:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03127033A (en) * 1989-10-13 1991-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of glass dispersed with fine particle of semiconductor
US5494858A (en) * 1994-06-07 1996-02-27 Texas Instruments Incorporated Method for forming porous composites as a low dielectric constant layer with varying porosity distribution electronics applications
JP2012067141A (en) * 1998-09-30 2012-04-05 Alcon Lab Inc Antibiotic composition for treatment of eye, ear, and nose

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