2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11650009
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| Research Institution | TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
原 和彦 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (80202266)
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| Keywords | 窒化ガリウム / 窒化ガリウムインジウム / 微結晶粒子 / 粉末 / 蛍光体 / 気相合成 / フォトルミネッセンス / X線回折 |
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| Research Abstract |
1.GaN微結晶粒子の結晶構造評価
X線回折測定の結果、反応炉温T_f=1050℃以上で合成した試料は結晶構造がウルツ鉱構造のGaN微結晶であるが、1000℃以下で低温合成した試料では、閃亜鉛鉱構造の微結晶が混在していることが示唆された。回折パターンのシミュレーションにより、閃亜鉛鉱構造粒子の混在割合は、T_f=900,1000℃の試料でそれぞれ約23%、7%と見積られた。閃亜鉛鉱構造はGaNの低温相であり、有機金属気相法等の低温エピタキシャル成長により作製できることが報告されているが、本研究の微結晶合成法においても同様の傾向になることが明らかになった。
2.GaN微結晶粒子のフォトルミネッセンス(PL)評価
粒径の大きな微結晶を多く含む高温合成(T_f【greater than or equal】1050℃)の試料では、24Kにおいて自由励起子および中性アクセプタ束縛励起子による発光が支配的に観測された。室温における発光の積分強度は24Kのおよそ3%であるが、この温度消光の割合から本研究の方法で合成したGaN微結晶粒子の結晶品質が極めて高いことを示した。一方、粒径の小さな微結晶を多く含む低温合成の試料では、高温合成の試料に比べて、発光強度は1桁以上低く、また温度消光も著しい。これは粒子径が小さく、粒子表面での非発光再結合過程が支配的なためと考えられる。
3.GaInN混晶微結晶粒子の合成と評価
新たにIn用のルツボを設置し、Ga_<1-x>In_xN粒子の合成を行った。In組成xは、T_f=800℃では約0.04であった。xは炉温の上昇と共に減少し、1100℃ではInの混入は認められなかった。PL評価では、x=0.02の1000℃で合成した試料が最も強い発光を示すが、これは混晶化によるキャリア局在現象により、粒子表面での非発光再結合が抑制されたためと考えられる。
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[Publications] K.Hara,Y.Matsuno and Y.Matsuo: "Vapor Phase Synthesis of Fluorescent Gallium Nitride Powders"Japanese Journal of Applied Physics,Part 2. 40to be published. (2001)
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[Publications] K.Hara,Y.Matsuo and Y.Matsuno: "Vapor Phase Synthesis and Characterization of Gallium Nitride Powders"Materials Research Society Internet Journal of Nitride Semiconductor Research. to be published. (2001)
