非単結晶基板上のⅢ族窒化物ナノ柱状結晶形成と高性能大面積面状発光デバイスへの応用
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20K04614
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
佐藤 祐一 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (70215862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 嘉一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10302259)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 窒化物半導体 / 半導体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，高性能・高信頼性の発光デバイス用半導体として定評のあるⅢ族窒化物半導体に関して，その形成に通常用いられる単結晶基板ではなく，高品質結晶は通常は得られにくいが，大面積・低コストなどの利点を有する非単結晶基板を用い，その高品質ナノ柱状結晶を形成する技術を開発する。
また，それにより，Ⅲ族窒化物半導体による新規大面積面状発光デバイスの実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該デバイスの実現に向けた前年度までの検討において、低コスト太陽電池への適用で実績のあるキャスト法による多結晶Siウェハを基板とし，その上に垂直配向したGaN系ナノ柱状結晶を用いたLED形成が基本的に可能であることを確認してきた。また，多結晶Si基板上に垂直配向したナノ柱状結晶を得る際により結晶配向性を整えるためのナノ柱状結晶（ステアリング結晶）を成長するが，その影響を検討し有効性を確認してきた。
このようにして，多結晶Si基板上のナノ柱状結晶に基づくダイオードにおいて整流特性が得られ，各種構造のLEDを形成した場合でも発光が得られることを確認しているが，InGaN活性領域の成長条件とその発光特性の詳細な検討が必要であり，当該年度は引き続きその検討を行った。また，これまで形成した当該LEDにおいては素子自体の抵抗がやや高いために電流密度を高めることが現時点で難しいため，当該年度は特にステアリング結晶の低抵抗化についても検討を行った。
当該LEDの電流値を高めた場合に，どの程度まで発光を強めることができるのかをパルス駆動方式による電流電圧特性測定により確認を行った。パルスのデューティ比を低めていくことでこれまで直流測定で試みてきた場合に比べてより電流値を高めて測定を行い，実質的な発光の強まりを確認できた。このように当該LEDにおいて現時点で得られている発光強度をより高めることができる可能性がみられたことから，素子自体の抵抗を低減するための試みとしてステアリング結晶の低抵抗化を試み，それが可能であることも確認できた。これらに加え，柱状結晶ごとに発光色が異なる場合や発光スペクトルの半値幅が広くほぼ全ての柱状結晶において白色に近い発光を示す場合があることも確認されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
素子自体の低抵抗化も着手しているが，全体的な低減については未着手であり引き続き検討が必要である。また、活性層の発光形態についても種々の態様が観測されたが、それらについての解析が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ステアリング結晶の低抵抗化は実施できたのでそれを適用した場合の素子全体の低抵抗化とその影響の確認を行う。また、柱状結晶ごとの発光の態様を系統的に観測し、現象の解明を行う予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
