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2021 Fiscal Year Annual Research Report

希土類添加アモルファス酸化物半導体の探索とガラス基板上への直流駆動発光素子の形成

Research Project

Project/Area Number 20H02433
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

井手 啓介  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70752799)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsアモルファス酸化物半導体
Outline of Annual Research Achievements

アモルファスIn-Ga-Zn-O(a-IGZO, イグゾー)に代表されるアモルファス酸化物半導体(AOS)は、室温で作製しても欠陥の少なく、良い半導体特性を示すことが知られている。応募者は過去に、このAOSの低いプロセス温度を無機蛍光体の作製に応用することを提案し実証してきた。さらに、予期しなかった結果として、得られたAOS蛍光体が優れた電気特性を示すことも明らかになった。そこで、蛍光体でありながら良好なキャリア輸送特性をもつ本材料の稀有な特性を利用して、次のような研究に発展させる取り組みを行う。 1) AOS蛍光体の最適な組成を見出す。 2) 添加した希土類が与える電気特性や欠陥形成への影響を明らかにする。 3) セラミックスのような無機酸化物でも低プロセス温度で直流駆動型発光ダイオードを作製出来ることを実証する。

昨年度までに、AOS蛍光体の最適化や、電気特性の調査を行ってきた。薄膜トランジスタ構造を使うことでデバイスシミュレータによる欠陥準位の調査も行った。本年度では、これまで見出してきた条件を駆使し、AOS蛍光体を発光層にもつ直流駆動型発光ダイオードの試作を行った。現時点ですでに明瞭なデバイス動画が確認されている。赤、緑、ピンクの発光が得られ、分光特性や電流電圧特性、発光効率などの評価を行った。発光メカニズムの議論をつめて、最終成果物としてジャー ナルへ投稿する準備をしている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の想定通りデバイスの動作実証に成功しており、また多色発光も得られているため順調に進展しているといえる。しかし、動作メカニズムにおいては、説明の難しい事象に直面しているため、慎重に検討を重ねる必要がある。

Strategy for Future Research Activity

最終成果として狙っていたガラス基板上の直流駆動型の発光ダイオードについては、すでに実証に成功した。発光メカニズムなどの議論をつめて、ジャーナルへ投稿する準備をしている段階である。
また、これまで得られたAOS蛍光体の欠陥や電気特性に関する知見も整理する予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Fudan University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Fudan University
  • [Journal Article] Low Residual Carrier Density and High In-Grain Mobility in Polycrystalline Zn3N2 Films on a Glass Substrate2022

    • Author(s)
      Li Kaiwen、Shimizu Atsushi、He Xinyi、Ide Keisuke、Hanzawa Kota、Matsuzaki Kosuke、Katase Takayoshi、Hiramatsu Hidenori、Hosono Hideo、Zhang Qun、Kamiya Toshio
    • Journal Title

      ACS Applied Electronic Materials

      Volume: 4 Pages: 2026~2031

    • DOI

      10.1021/acsaelm.2c00181

  • [Journal Article] Origins of the coloration from structure and valence state of bismuth oxide glasses2021

    • Author(s)
      Saitoh Akira、Hayashi Katsuki、Hanzawa Kota、Ueda Shigenori、Kawachi Shiro、Yamaura Jun-ichi、Ide Keisuke、Kim Junghwan、Tricot Gregory、Matsuishi Satoru、Mitsui Kazuki、Shimizu Tatsuki、Mori Masami、Hosono Hideo、Hiramatsu Hidenori
    • Journal Title

      Journal of Non-Crystalline Solids

      Volume: 560 Pages: 120720~120720

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2021.120720

  • [Journal Article] Ion Substitution Effect on Defect Formation in Two-Dimensional Transition Metal Nitride Semiconductors, AETiN2 (AE = Ca, Sr, and Ba)2021

    • Author(s)
      He Xinyi、Katase Takayoshi、Ide Keisuke、Hosono Hideo、Kamiya Toshio
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 60 Pages: 10227~10234

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c00526

  • [Journal Article] Reversible 3D-2D structural phase transition and giant electronic modulation in nonequilibrium alloy semiconductor, lead-tin-selenide2021

    • Author(s)
      Katase Takayoshi、Takahashi Yudai、He Xinyi、Tadano Terumasa、Ide Keisuke、Yoshida Hideto、Kawachi Shiro、Yamaura Jun-ichi、Sasase Masato、Hiramatsu Hidenori、Hosono Hideo、Kamiya Toshio
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf2725

  • [Presentation] Transport properties of Zn3N2 investigated by ionic liquid gated electric-double-layer transistors2021

    • Author(s)
      Kaiwen Li, Kota Hanzawa, Keisuke Ide, Kosuke Matsuzaki, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Zhang Qun, Toshio Kamiya
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication and characterization of resistive random-access memory device using amorphous 12CaO Al2O32021

    • Author(s)
      Tasuke Kadono, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Room-temperature fabrication of ionic liquid gated Zn3N2 electric double layer transistors with non-degenerate channel electron density2021

    • Author(s)
      Kaiwen Li, Kota Hanzawa, Keisuke Ide, Kosuke Matsuzaki, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Zhang Qun, Toshio Kamiya
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of hydrogen doping on transport property of ultrawide bandgap amorphous oxide semiconductor, amorphous Ga-O2021

    • Author(s)
      Keisuke Ide, Yukari Kasai, Akihiro Kato, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • Organizer
      The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC12)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Zn3N2 electric double layer transistor by ionic liquid gating2021

    • Author(s)
      Kaiwen Li, Kota Hanzawa, Keisuke Ide, Kosuke Matsuzaki, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Qun Zhang, Toshio Kamiya
    • Organizer
      The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rare-earth and transition metal doping for amorphous oxide semiconductor2021

    • Author(s)
      Keisuke Ide, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • Organizer
      Material Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 神谷研究室

    • URL

      https://www.msl.titech.ac.jp/~tkamiya

URL: 

Published: 2022-12-28  

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