2021 Fiscal Year Annual Research Report
希土類ドープワイドギャップ酸化物半導体の発光機構の解明と高効率化
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19K04492
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 化合物半導体 / 希土類元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、発光波長が環境温度に依存しない高輝度発光デバイスの実現を目指し、希土類元素ドープ酸化物半導体混晶薄膜の成長と希土類元素の励起機構の解明を目的としている。具体的には、パルスレーザー堆積法を用いて希土類元素ドープ(Al,Ga)2O3混晶膜の高品質成長技術を確立し、母体材料のバンドギャップと発光強度の関係を明らかにするとともに、希土類原子の結合状態、局所構造を解明する。また、発光効率を増加させるため、共ドープ技術を用いたGa2O3結晶膜の作製を行い、シンクロトロン光による励起波長が可変なフォトルミネセンス方法を用いて、希土類元素ドープ発光のエネルギー輸送機構を解明し、高効率発光における共ドープ元素の制御方法の確立を目指している。
令和3年度は、パルスレーザー堆積法により、GaAs基板上に希土類元素Tm、Er、EuドープGa2O3結晶の多層膜を作製し、得られた薄膜の結晶性、光学特性等を調べた。これらのデータを基に、多層膜の厚さとドープする希土類元素の濃度を調節することにより、演色性に優れた白色発光ダイオードの作製に成功した。研究成果の一部は、国際論文誌Applied Physics Letters, Applied Physics Express, Journal of Luminescence等に公表した。また、2021年に開かれたThe 10th Global Conference on Materials Science and Engineeringの国際会議で基調講演を行い、研究成果を紹介した。さらに、これらの研究成果はSemiconductor Today, LED Professional誌にて取り上げられ、注目を集めている。
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