2021 Fiscal Year Annual Research Report
Innovation of Three Primary Colors Emitting Devices by Nanocolumn Crystals
| Project/Area Number |
19H00874
|
|---|
| Research Institution | Sophia University |
|---|
Principal Investigator |
岸野 克巳 上智大学, 上智大学, 教授 (90134824)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 一郎 上智大学, 理工学部, 教授 (00266074)
大音 隆男 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20749931)
富樫 理恵 上智大学, 理工学部, 助教 (50444112)
山口 智広 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50454517)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 三原色集積型光デバイス / ナノコラム / InGaN / LED / レーザ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
三原色集積型ナノコラムLED/レーザ基盤技術を確立すべく、InGaN系ナノコラム発光色制御の解明と多色域でのナノコラムフォトニック結晶効果の発現を進めた。デバイス作製に適合する高充填率ナノコラムにおいて、ボトムアップとトップダウンナノテンプレートを用いた二通りの手法で発光色制御を検討した。それぞれバルクInGaN発光層とInGaN単一量子井戸発光層を内在化させ、発光波長のコラム径依存性を調べた。思いがけずに、後者の手法では細いコラム径150～200nm領域で赤色発光となり、コラム径の増加とともに緑、青色域へと短波長化することが分かった。赤色域の高効率化にはナノ結晶効果が強く発現する細線ナノコラムの活用が望ましく、それに適合する発光色制御法を得た。一方、さまざまなコラム径・周期を有する規則配列ナノコラムを作製し、フォトニックバンド端波長の構造依存性を調べ、ナノコラムフォトニック結晶の設計指針を示した。これらの考察と並行させ、フォトニック結晶効果と発光色制御を同時に発現させ、高い放射ビーム指向性をもつナノコラムマイクロLEDを実現させ、緑色～橙色における集積型LED動作に成功した。GaN基板上への規則配列InGaN/GaNナノコラムの成長法を開拓し、波長570-580nmの発光を得て、基板裏面に多層膜反射鏡をもつ面発光型レーザに向けて基礎検討を進めた。赤色域ナノコラム高効率化の実験も進め、当該分野トップレベルの外部量子効率を有する赤色域(波長～620nm)のナノコラムLEDを実現し、効率ドループとブルシフトが少なく、ナノコラム優位性を示唆する特性を得た。赤色域のさらなる高効率化を得るため、光吸収の少ないAgプラズモニック結晶に着目し、大きな赤色域発光増強が得られることを示した。ハニカム配列ナノコラム結晶のLEDプロセス法を開拓して、プラズモニックLED実現の基礎技術を開拓した。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
