2018 Fiscal Year Research-status Report
Developments of large-area and high-intensity surface-light-emitting sources using inorganic semiconductors and non-single-crystalline substrates
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16K06290
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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) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 半導体薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，無機半導体材料を用い，かつ，一般的に単結晶薄膜成長に用いられる単結晶基板とは異なり，単結晶ではない基板を用いて高輝度面発光源を得るための試みを行うものである。
これまで，分子線エピタキシー装置により窒化物系半導体の非単結晶基板上への成長において，基板面に垂直にナノ柱状結晶がいくつかの成長条件を設定した際に得られることが分かっており，また，その場合のナノ柱状結晶の形成メカニズムについて明らかにしてきた。併せて，不純物ドープを行った際には単結晶基板を用いて形成した場合と同様に個々の結晶粒の径が増加する傾向にあることも確認した。さらに，発光特性は単結晶膜の特性にほぼ匹敵することも明らかにしてきた。
なお，基板材料としては，これまでの非晶質系のものから多結晶系のものを用いた場合について検討を行い，非晶質系の基板を用いた場合と同様にナノ柱状結晶が得られることを明らかにしてきた。
今年度は，得られたナノ柱状結晶の微細構造，多結晶金属箔上の成長における中間層の効果，インジウム組成が大きい場合のステアリング結晶の挿入効果などについて検討を行った。
その結果，透過電子顕微鏡観察により，得られたナノ柱状結晶は単結晶基板を用いる場合と同様に，積層欠陥は認められるものの，単結晶といえるだけの結晶性を有していることが明らかとなった。また，多結晶金属箔の表面を窒化処理した後にナノ柱状結晶の成長を行い，広範囲の発光スペクトルが組成の変化に対して得られることを明らかにした。さらに，インジウム組成が大きい場合にはナノ柱状結晶の配向がランダムとなる傾向があったが，ステアリング結晶を挿入することで，基板面に垂直に配向したナノ柱状結晶を広範囲の成長条件で得ることが可能なことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，窒化物系半導体のナノ柱状結晶の成長に関して，その微細構造を明らかにすること，多結晶金属箔上の成長における中間層の適用，およびインジウムの組成が大きい場合のステアリング結晶の挿入などについて主に検討することを目的として実験を行ってきた。その結果，積層欠陥は存在するものの，単結晶基板を用いる場合と同様な単結晶とみなせるだけの結晶性を有していること，多結晶金属箔上での広範囲な発光スペクトルの発現，およびステアリング結晶の挿入による配向制御が可能であることなどを明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで各種非単結晶基板上へのナノ柱状結晶成長とその配向制御などを主に検討してきているが，不純物ドープの効果の詳細な検討や導電性制御についてはまだ十分ではないため，結晶性の改善と併せてこれらの検討を行う必要があると考える。
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| Causes of Carryover |
より多様な非単結晶基板上へのナノ柱状結晶の形成について検討を行う必要が生じ，前年度はこれらを優先的に実施したため，当初予定の発光特性や導電性制御に関する検討は十分ではなかった。
次年度はこれらの検討も進めていく予定であり，そのための費用を次年度分と合わせて使用する。
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