2015 Fiscal Year Research-status Report
大気圧成膜法による希少・有害元素不要の低コスト酸化物LEDの作製
| Project/Area Number |
15K05991
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto University |
|---|
Principal Investigator |
中村 有水 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (00381004)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
境 健太郎 宮崎大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (20336291)
浪平 隆男 熊本大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40315289)
山口 敦史 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60449428)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | LED / 酸化物半導体 / ミストCVD / 酸化亜鉛 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
窒化物を用いた青色発光ダイオードは世界的にも普及しているが、さらなるLEDの普及には低価格化が必要である。この低価格化に向け、我々は大気圧で成膜可能なミスト化学気相成長法（ミストCVD）を用いて、酸化物薄膜の形成と評価を行っている。本研究では、真空成膜装置でも未開発な領域である、長期的に安定したｐ型層およびカドミウム等の有害物質を含まない青色発光層を開発すると共に、その材料的・物理的メカニズムを解明し、さらに、それらを基に大気圧成膜法による世界初のLED作製に挑戦する。
平成２７年度は、結晶成長に関しては、２インチ基板上における酸化亜鉛薄膜の均一な単結晶化を電子線後方散乱回折法（EBSD）により確認し、APEXにて論文化した。これは、大気圧成膜法では初めての結果であり、実用化には重要なステップである。また、酸化亜鉛のP型化に関しては、アンモニア雰囲気中での熱処理により、ｎ型半導体における電子密度の減少が観測された。これは、窒素の添加により、正孔が形成され電子密度を減少させた可能性があるため、酸化亜鉛材料の残留電子密度を10E16cm-3程度に下げることが出来れば、P型化が実現できる可能性を示している。また、酸化亜鉛に類似の材料（特許出願を予定しているため、具体名については、後日報告の予定）に対して、室温におけるフォトルミネッセンス測定を行ったところ、多くのサンプルで青色発光を確認することができ、最終的な目標である青色LEDへの足掛かりを得ることが出来た。
平成２８年度は、以上の結果を基にLEDの実現に向けて、研究を継続する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最終目的であるLEDの実現に対して、２インチ基板上における酸化亜鉛薄膜の均一な単結晶化が確認され、窒素添加によるP型化の兆候や類似材料における青色発光を確認することができたので、平成２７年度は比較的順調かと思われる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
上記の通り、比較的順調に進行しているので、今後の方針は、以下の２点である。
（１）酸化亜鉛のP型化に向けて、アンモニア雰囲気での熱処理による窒素添加条件をさらに詳しく調べると共に、酸化亜鉛母材の結晶性を向上させることで、残留電子密度を10E16cm-3程度に下げる。この両者を進めることで、P型化が実現できると期待される。
（２）P型化の兆候や類似材料における青色発光を確認することができたので、この材料の単結晶化を目指す。なお、最終年度には、この材料に対して、酸化亜鉛におけるP型化の技術を適用することで、青色LEDの作製まで研究を進めたい。
※なお、４月の熊本地震により、多くの装置が被害を受けたため、実験予定が数ケ月遅れる可能性も有る。
|
| Causes of Carryover |
本研究の結晶成長では、1枚7000円のサファイア基板を使用しているが、基板の再利用等により節約をしたため、予想よりも基板の消費量が少なかったため、残金が発生した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の通り、昨年度は、サファイア基板の再利用等により節約をした。しかるに、これは実験の効率を多少下げるため、来年度は、予算の許す範囲で、この残金を活用し基板の再利用を減らし、実験の効率を上げたい。
|
-
[Journal Article] Uniform ZnO epitaxial films formed at atmospheric pressure by high-speed rotation-type mist chemical vapor deposition2015
Author(s)
Hironobu Tanoue, Takuya Taniguchi, Shohei Wada, Shinya Yamamoto, Shohei Nakamura, Yoshihiro Naka, Hiroyuki Yoshikawa, Mizue Munekata, Shoji Nagaoka, and Yusui Nakamura
-
Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 8
Pages: 125502-1, -3
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
[Presentation] Formation of Zinc Oxide films by mist chemical vapor deposition2015
Author(s)
Yusui Nakmaura, Hironobu Tanoue, Takuya Taniguchi, Shohei Nakamura, Yoshihiro Naka, Hiroyuki Yoshikawa, Mizue Munekata, Shoji Nagaoka, Koji Sue
Organizer
The 2015 Engineering Workshop among Ajou University, Shandong University and Kumamoto University
Place of Presentation
Kumamoto University
Year and Date
2015-11-12 – 2015-11-15
Int'l Joint Research
-
