バンドフォールディングを利用した高効率硫化物基緑色発光ダイオードの開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15170
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 半沢 幸太 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30849526)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 半導体 / エピタキシャル成長 / 光電子物性 / カルコゲナイド / ペロブスカイト

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、III-V族半導体をベースとした発光ダイオードが抱えるグリーンギャップ問題（緑色波長領域において発光量子効率が激減する課題）の抜本的解決を目指し、非結合性軌道とバンドフォールディングに着目した独自の化学的材料設計指針に基づき見いだされたペロブスカイト型硫化物半導体SrHfS3のエピタキシャル薄膜を用いたpnホモ接合を作製することで、SrHfS3の緑色発光ダイオード特性を評価することを目的としている。
本研究では、高品質なSrHfS3多結晶焼結体をターゲットとしたパルスレーザー堆積法を用いることで、二次的なアニール処理による表面汚染を避け、清浄かつ平坦表面が実現出来るin-situでのSrHfS3薄膜の作製を行った。薄膜作製時の製膜雰囲気を制御することでそのエピタキシャル薄膜を高品質化し、得られた薄膜試料の光物性を評価した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

SrHfS3エピタキシャル薄膜の作製、および得られた薄膜試料を用いた発光や電気特性評価を目標にした。得られたエピタキシャル薄膜に対して光物性の評価を試みた。その結果、バルク多結晶体で得られた特性よりも劣ることを見いだし、これに薄膜成長時に加わる格子歪みが関係していることを見いだした。

Strategy for Future Research Activity

得られているSrHfS3エピタキシャル薄膜のフォトルミネッセンスをはじめとする光物性評価を行った結果、バルク多結晶体で得られた特性よりも劣ることを見いだした。これは薄膜試料の歪みに由来すると考えられる。そこで使用する単結晶基板の選択などが光電子特性に及ぼす影響を調べる。

Causes of Carryover

得られた高品質なSrHfS3エピタキシャル薄膜が光電子特性評価に際して予想していた特性を示さなかったことから、更なる薄膜作製条件の検討が必要となった。そのため、更なる研究課題の発展のために、次年度使用することとした。
使用計画としては主に実験上必要不可欠な消耗品の購入、成果を体外発表するための論文出版費、学会参加費としての仕様を予定している。