JPH03295826A - 半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法 - Google Patents

半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法

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JPH03295826A
JPH03295826A JP9953190A JP9953190A JPH03295826A JP H03295826 A JPH03295826 A JP H03295826A JP 9953190 A JP9953190 A JP 9953190A JP 9953190 A JP9953190 A JP 9953190A JP H03295826 A JPH03295826 A JP H03295826A
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JP
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sol
glass
thereafter
silica glass
semiconductor
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JP9953190A
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Tetsuhiko Takeuchi
哲彦 竹内
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
    • 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
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/58Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with metals in non-oxide form, e.g. CdSe

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ゾル−ゲル法による半導体微粒子ドブシリカ
ガラスの製造方法に関する。
[従来の技術1 従来の半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法は、
熔融急冷法、スパッタリング、あるいはシリカ微粒子を
用いないゾル−ゲル法によるものであった。
[発明が解決しようとする課題] しかし、前述の従来技術は、次のような問題点を有する
。先ず、既に市販されている半導体ドープガラスの製造
方法である熔融急冷法においては半導体微粒子量を熔融
中の蒸発のため1wt%またはそれ以下にしかできない
こと、全体の融点を下げるためにNaやKなどの、イオ
ン性で動き易い粒子を多量に含んでいること、更に、不
純物が混合し易く、粒径およびその分布の制御も容易で
はないことなどが挙げられる0次に、スパッタリングに
関しては、形状的に薄膜しかできないこと、装置が複雑
でしかも高価であること、薄膜での非線形性など光学的
評価が困難なことなどである。また従来からのシリカ微
粒子を用いないゾル−ゲル法においては、製造工程中に
割れやクラックが生じ易いこと、水酸基が多量にガラス
中に残存していることなどの問題点を有する。
そこで、本発明の目的とするところは、前述のような従
来技術の問題点を解決し、容易に半導体微粒子ドープシ
リカガラスを製造する方法を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明のシリコンアルコキシドおよびシリカ微粒子を主
原料とするツルーゲル法による半導体微粒子ドープシリ
カガラスの製造方法は、以下の工程から成ることを特徴
とする。
a)目的ガラス成分組成の液状ゾルを調整するより)該
液状ゾルのpH値を3〜6に調整し所望形状の密閉容器
中あるいは薄膜コーティングした後、ゲル化させる工程 C)ゲル化後、加熱処理により、乾燥、更に仮焼結し多
孔性のゲル体あるいは薄膜を作製する工程d)該ゲル体
あるいは薄膜をSやSe等の半導体微粒子成分を含む硫
化水素やセレン化水素などのガス雰囲気中で処理する工
程 e)更に加熱しガラス化(無孔化)させる工程f)ガラ
ス化後、150〜700℃にて処理し半導体微結晶を析
出させる工程。
[作 用] 本発明は、液状ゾルの状態において半導体微粒子成分を
ドープするため高濃度化が可能であり、溶液原料の精製
、液状ゾルを取り扱う雰囲気のクリーン化により不純物
の混入を防止することができ極めて高純度である、また
形状的にも、ゲル化させる型容器の選択により、任意形
状のものが作製可能であり、従来のゾル−ゲル法の欠点
であつた熱処理工程における割れやクラックの発生も、
シリカ微粒子を添加することによりゲル体の多孔化をは
かり、溶媒の移動を容易にし、更に、pH値を調整する
ことで重合度を高<シ、構造的に強化することにより、
解決されるものである。
[実 施 例] エチルシリケート、エタノール、水、アンモニア水(2
9%)をモル比で1ニア、6:4:0.08の割合にな
るように混合し約3時間撹拌した後、室温にて静置し、
粒子を成長、熟成させた。この後、減圧濃縮することに
より、分散性の良好なシリカ微粒子分散液を調整した。
次に先のエチルシリケートの1/4量のエチルシリケー
トを用い、重量比で1=1になるように002規定の塩
酸を加え、水冷しながら約2時間撹拌することにより加
水分解溶液を調整した。
ここで、前記シリカ微粒子分散液のpH値を2規定の塩
酸を添加し4.5に調整した後、エチルシリケートの加
水分解溶液およびガラス化時の割合がCdS/S i 
O= =O,Ol、0.03゜0.05となるようにC
d C12mの水溶液を混合し、均質な液状ゾルになる
まで十分に撹拌した。
その後、該液状ゾルに0.2規定のアンモニア水を添加
し、pH値を5.0に調整し、直径10cmの円筒状の
型に2cmの高さまで該ゾルを注入した。他方、アルミ
ナ板にデイツプコーティングも同じ液状ゾルを用いて行
なった。この後、密閉状態にし、ゲル化させた後、70
℃に保持された恒温乾燥機にて乾燥し、バルク状ゲルは
、はぼ5日間で乾燥が終し、直径的7cm、厚さ1.4
cmの白色ゲルを得た。1.3.5wt%ドープの場合
で大きさにほとんど差は見られなかった。
ここで得たゲル体を、酸素/窒素雰囲気中で一旦800
℃まで加熱し、縮合反応の促進、脱水、脱有機残基など
の各種処理を行なった後、冷却し硫化水素(H2S)雰
囲気中に20時間静置した。この後、再加熱し、減圧下
で1250℃まで昇温し、無孔化(ガラス化)した、こ
こで得られたガラス体の大きさは、はぼ、直径5cm、
厚さ1cmであった。
このようにして得られたガラス体を、500℃にて20
時間処理することにより、半導体微粒子結晶(CdS)
を析出させた。この結果とれも着色し、特にドーパント
量の高いガラスはど濃い着色(オレンジ色)が見られた
また、アルミナ基板状のコーテイング膜に対しては、7
0℃で乾燥した後、硫化水素雰囲気中で1000℃まで
昇温し、−旦冷却した。この後、250℃で20時間処
理することにより、半導体微粒子結晶(CdS)を析出
させた。
以上のようにして得られた、ガラスバルク体およびガラ
ス薄膜は、X線回折の結果、結晶(CdS)の析出が確
認できた。なお、この結晶微粒子の大きさは、Ha S
処理における時間、温度により5〜300nmの範囲で
制御可能であった。
[発明の効果] 以上のように本発明の方法によれば、高ドーパント量の
半導体微粒子ドープシリカガラスを容易に製造すること
ができる。
また、液状ゾル調整時に、種々の元素がドープ可能であ
り、Cd5xSeH−x+ 、 CdTe、 CdSe
、 CuC1,GaAs、 GeO□などドーパントの
異なる半導体微粒子ドープシリカガラスの製造も可能で
ある。
更に、半導体微粒子ドープガラスは、非線形材料として
、光ゲート、光スィッチ、光双安定素子、波長変換、選
択素子等への広汎な応用が期待され、光コンピューター
や光デイスプレィ等への利用に高いポテンシャルを持つ
ものとして注目される。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シリコンアルコキシドおよびシリカ微粒子を主原料とす
    るゾル−ゲル法において、以下の工程から成ることを特
    徴とする半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法。 a)目的ガラス成分組成の液状ゾルを調整する工程 b)該液状ゾルのpH値を3〜6に調整し所望形状の密
    閉容器中あるいは薄膜コーティングした後、ゲル化させ
    る工程 c)ゲル化後、加熱処理により、乾燥、更に仮焼結し多
    孔性のゲル体あるいは薄膜を作製する工程d)該ゲル体
    あるいは薄膜をSやSe等の半導体微粒子成分を含む硫
    化水素やセレン化水素などのガス雰囲気中で処理する工
    程 e)更に加熱しガラス化(無孔化)させる工程f)ガラ
    ス化後、150〜700℃にて処理し半導体微結晶を析
    出させる工程。
JP9953190A 1990-04-16 1990-04-16 半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法 Pending JPH03295826A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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EP1285888A3 (de) * 2001-08-22 2004-01-07 Schott Glas Verfahren zur Herstellung optischer Gläser und Farbgläser bei niederen Temperaturen
US7140202B2 (en) 2001-08-22 2006-11-28 Schott Ag Method for manufacturing optical glasses and colored glasses at low temperatures

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