プレーナー型集積化GaN系面発光素子の製作検討

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560361
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 本田 徹 工学院大学, 工学部, 教授 (20251671)
• Keywords: 窒化ガリウム / 紫外発光 / 発光ダイオード / 集積化 / 面発光 / 3原色発光 / 透明電極 / MBE

Research Abstract

フラット・ディスプレイパネルに要求されるGaN(窒化ガリウム)系発光素子は、大面積および低価格に配置することが必要であることが不可欠である。そこで、本研究では、集積化LEDを用いたプレーナー型micro-LED arrayの製作を提案している.発光素子集積化のための縦方向電流注入が要求される.通常LEDは、発光層(活性層)とその周辺(クラッド層)との屈折率差により、薄膜構造と平行に導波される光成分が大きい.これは、各発光素子間の干渉につながる.そこで、屈折率的に3次元である発光層の製作を検討した.また,素子の基本的な構造を製作し、将来の集積化への問題点を探すことを目的GaNの結晶成長電極形成などの検討を行った.プレーナー型micro-LEDの基本的な素子構造としてショットキー型構造に着目して検討を行った結果,発光ダイオードが形成できることはこれまでに報告してきたが,表面改質法としてアルミニウムフェースパック法を用いることにより低コストに素子特性向上が行えることがわかった.また,この形状の場合,基板面を光出射方向とすると,内部吸収により,発光効率が非常に低下することがわかったので,紫外透明電極としてMgZnO(酸化マグネシウム,酸化亜鉛混晶)薄膜を提案し,その製作を行った.その結果,MgZnOにおけるMg組成が10%程度以上にすると,GaN系発光ダイオード370nmの発光に対して透明になることがわかった.しかしながら、抵抗率に問題があることがわかった.次年度の課題とする.また,分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用いて低コストGaNの製作方法を検討した.光の内部吸収を低減する発光層の製作方法としてInの拡散によるGaInN化およびZn発光中心拡散によるGaN:Znの製作検討を行った.この結果,低コストに行うことができる熱拡散法では,発光層の形成が困難であることがわかった.しかしながら、発光層製作前にZnを蒸着し発光層のエピタキシャル成長を行うことで3次元GaN:Zn構造の製作ができる可能性が明らかになった.しかし,形状安定性については,課題が残る.次年度は後プロセスを利用しない、結晶成長による弱導波路構造発光層の製作とその検証を行う.

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of c-axis oriented Ga-doped MgZnO-based UV transparent electrodes by molecular precursor method (2010)
  • Author(s): T.Honda, T.Oda, Y.Mashiyama, H.Hara, M.Sato
  • Journal Title: Physica Status Solidi (C) Volume: 7 Pages: 2471-2473
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoluminescence and photo reactivity affected by oxygen defects in crystal-oriented rutile thin film fabricated by molecular precursor method (2010)
  • Author(s): H.Nagai, S.Aoyama, H.Hara, C.Mochizuki, I.Takano, T.Honda, M.Sato
  • Journal Title: Journal of Materials Science Volume: 45 Pages: 5704-5710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 疑似(111)Al基板上GaN薄膜のRF-MBE成長 (2010)
  • Author(s): 本田徹, 林才人, 後藤大雅, 井垣辰浩
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: 2010-100 Pages: 11-14
• [Presentation] 分子プレカーサー法により形成したp型酸化銅(1)透明薄膜の半導体特性 (2011)
  • Author(s): 鈴木達也, 永井裕己, 原広樹, 望月千尋, 鷹野一郎, 本田徹, 佐藤光史
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 神奈川大学横浜キャンパス, 横浜、神奈川, 4D7-12.
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] 銀ナノ粒子-チタニアアロイ薄膜の導電性と光電流密度 (2011)
  • Author(s): DANIEL Likius Shipwiisho, 永井裕己, 青山宗平, 原広樹, 望月千尋, 鷹野一朗, 本田徹, 佐藤光史
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 神奈川大学横浜キャンパス,横浜、神奈川,4D7-21.
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] RF-MBE法を用いた(GaN/AlN)交互供給緩衝層上GaN薄膜成長 (2011)
  • Author(s): 林才人, 後藤大雅, 井垣辰浩, 菅原順平, 米澤亮輔, 杉浦洋平, 本田徹
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学、厚木、神奈川, 26p-BZ-7
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 化合物原料MBE法によるZnO薄膜の製作検討 (2011)
  • Author(s): 杉浦洋平, 小田拓人, 小畑聡, 芳原義大, 尾沼猛儀, 本田徹
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学、厚木、神奈川, 26p-BZ-7
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Fabrication of c-axis oriented MgZnO transparent electrodes by molecular precursor method (2011)
  • Author(s): T.Oda, T.Kidu, H.Hara, Y.Sugiura, M.Sato, T.Honda
  • Organizer: The 38th Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces (PCSI-38)
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA, We 1200.
  • Year and Date: 2011-01-19
• [Presentation] Built-in potential in GaN crystals by angle resolved X-ray photoelectron spectroscopy (2011)
  • Author(s): T.Honda, T.Igaki, Y.Kumagai, A.Kokitu
  • Organizer: The 38th Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces (PCSI-38)
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA, Mo 1220.
  • Year and Date: 2011-01-17
• [Presentation] 化合物原料MBE法によるGaN/(111)Siの高品質化の検討 (2010)
  • Author(s): 長瀬赳史, 眼目貴大, 本田徹
  • Organizer: 応用物理学会結晶工学分科会2010年度年末講演会
  • Place of Presentation: 学習院大学, 東京, No.4.
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] 化合物原料MBE法によるZnO薄膜の低温堆積検討 (2010)
  • Author(s): 杉浦洋平、小田拓人、小畑聡、芳原義大、尾沼猛儀、本田徹
  • Organizer: 応用物理学会結晶工学分科会2010年度年末講演会
  • Place of Presentation: 学習院大学, 東京, No.18.
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] MBE法による交互供給バッファー層を用いたGaN薄膜の製作 (2010)
  • Author(s): 後藤大雅、林才人、井垣辰浩、菅原順平、米澤亮輔、本田徹
  • Organizer: 応用物理学会結晶工学分科会2010年度年末講演会
  • Place of Presentation: 学習院大学, 東京, No.3.
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] 疑似(111)Al基板上GaN薄膜のRF-MBE成長 (2010)
  • Author(s): 本田徹, 林才人, 後藤大雅, 井垣辰浩
  • Organizer: 電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ, レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)11月研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島ホール, 大阪, 大阪府
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] The Electrical and optical properties of p-type cuprous oxides transparent thin films by the molecular precursor method (2010)
  • Author(s): T.Suzuki, H.Nagai, C.Mochizuki, H.Hara, I.Takano, T.Honda, M.Sato
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-18.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Fabrication of ZnO layers by compound source molecular beam epitaxy (2010)
  • Author(s): Y.Sugiura, T.Oda, S.Obata, Y.Yoshihara, T.Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT 9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-25.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Polarity control of MgZnO thin films by molecular precursor method (2010)
  • Author(s): T.Oda, T.Kizu, Y.Sugiura, H.Hara, M.Sato, T.Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-26.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] GaN epitaxial growth on pseudo Al substrates by RF-MBE (2010)
  • Author(s): M.Hayashi, T.Goto, T.Igaki, J.Sugawara, R.Yonezawa, S.Taguchi, T.Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-27.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Surface recombination mechanism in hexagonal GaN crystals (2010)
  • Author(s): N.Sakai, T.Onuma, T.Okuhata, A.A.Yamaguchi, T.Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-28.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Polarity control of (0001)GaN epitaxial layers grown by RF-MBE (2010)
  • Author(s): T.Igaki, M.Hayashi, T.Goto, S.Taguchi, T.Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, P-29.
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Fabrication of RGB pixels based on UV Schottky-type LEDs (2010)
  • Author(s): Tohru Honda
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-9)
  • Place of Presentation: Shinjuku, Tokyo, Japan, IL-9
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Presentation] RF-MBE法による擬似Al基板上へのGaN薄膜の低温成長 (2010)
  • Author(s): 後藤大雅, 林才人, 井垣辰浩, 田口悟, 本田徹
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール,仙台,宮城県.
  • Year and Date: 2010-11-04
• [Presentation] RF励起窒素を用いた化合物原料MBE法によるGaN/(111)Siの製作検討 (2010)
  • Author(s): 長瀬赳史, 眼目貴大, 本田徹
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール,仙台,宮城県.
  • Year and Date: 2010-11-04
• [Presentation] Surface recombination of hexagonal GaN crystals (2010)
  • Author(s): N.Sakai, T.Onuma, T.Okuhata, A.A.Yamaguchi, T.Honda
  • Organizer: The International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2010).
  • Place of Presentation: Marriott Tampa Waterside Hotel & Marina, Tampa Bay, Florida, USA, GP 1.20.
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 分子プレカーサー法によるMgZnO薄膜の極性制御 (2010)
  • Author(s): 小田拓人, 木津拓人, 原広樹, 杉浦洋平, 佐藤光史, 本田徹
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学文京キャンパス, 長崎, 17a-NE-4.
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 分子プレカーサー法によるp型酸化銅(1)透明薄膜の形成 (2010)
  • Author(s): 鈴木達也, 永井裕己, 望月千尋, 原広樹, 鷹野一朗, 本田徹, 佐藤光史
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学文京キャンパス, 長崎, 14p-NE-1.
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] RF-MBE法を用いた疑似Al基板上GaN成長 (2010)
  • Author(s): 林才人, 後藤大雅, 井垣辰浩, 田口悟, 本田徹
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学文京キャンパス, 長崎, 14a-C-7.
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] GaN growth on pseudo Al substrates by molecular beam epitaxy at low temperatures (2010)
  • Author(s): T.Goto, M.Hayashi, T.Igaki, S.Taguchi, T.Honda
  • Organizer: 16th International Conference on molecular beam epitaxy (ICMBE 2010).
  • Place of Presentation: bcc Belriner congress center, Belrin, Germany, P 2.21.
  • Year and Date: 2010-08-23
• [Presentation] MBE法による交互供給バッッファ層を用いたGaN薄膜の製作検討 (2010)
  • Author(s): T.Goto, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, E-2.
  • Year and Date: 2010-08-11
• [Presentation] RF-MBE法による擬似Al基板上へのGaN成長 (2010)
  • Author(s): M.Hayashi, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, P2-15.
  • Year and Date: 2010-08-10
• [Presentation] GaN結晶における面方位とフォトルミネッセンスの発光寿命の関係 (2010)
  • Author(s): N.Sakai, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, P3-4.
  • Year and Date: 2010-08-10
• [Presentation] RF-MBE法によるGaN薄膜成長における極性制御の検討 (2010)
  • Author(s): T.Igaki, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, P3-12.
  • Year and Date: 2010-08-10
• [Presentation] 分子プレーカーサー法によるGa-doped MgZnO薄膜の配向性及び膜厚依存性の検討 (2010)
  • Author(s): T.Oda, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, P2-29.
  • Year and Date: 2010-08-10
• [Presentation] 化合物原料MBE法によるZnO薄膜の製作検討 (2010)
  • Author(s): Y.Sugiura, T.Honda
  • Organizer: The 33th International Symposium on Optical communications
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba, Japan, P 1-22.
  • Year and Date: 2010-08-09
• [Presentation] Fabrication of c-axis oriented MgZnO films by molecular precursor method (2010)
  • Author(s): T.Oda, T.Kizu, H.Hara, Y.Sugiyama, M.Sato, T.Honda
  • Organizer: 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29)
  • Place of Presentation: Laforet Shuzenji, Izu, Shizuoka, Japan, We2-6.
  • Year and Date: 2010-07-16
• [Presentation] III-N growth on pseudo Al substrates by MBE at low temperatures (2010)
  • Author(s): M.Hayashi, T.Goto, T.Igaki, S.Taguchi, T.Honda
  • Organizer: 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29)
  • Place of Presentation: Laforet Shuzenji, Izu, Shizuoka, Japan, Th6-12.
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] Light propagation in GaN-based Schottky-type diodes using FDTD method (2010)
  • Author(s): N.Sakai, T.Kobayashi, T.Honda
  • Organizer: 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29)
  • Place of Presentation: Laforet Shuzenji, Izu, Shizuoka, Japan, Th2-4.
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] XPS study on (0001) and (000-1)GaN layers on sapphire substrates grown by molecular beam epitaxy (2010)
  • Author(s): T.Honda, K.Noguchi, N.Sakai, S.Taguchi, T.Goto, T.Igaki, M.Hayashi
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Growth of III-Nitrides
  • Place of Presentation: Montpellier Convention Center, Montpellier, France
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] 小型フラットディスプレイのための窒化ガリウム系集積化発光素子の製作 (2010)
  • Author(s): 本田徹
  • Organizer: 物質・材料研究機構光学センシング材料グループ研究会
  • Place of Presentation: 物質・材料研究機構, つくば, 茨城県
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] Polarity control of (0001)GaN epitaxial layers grown by RF-MBE (2010)
  • Author(s): T.Igaki, M.Hayashi, T.Goto, S.Taguchi, T.Honda
  • Organizer: The 37th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2010).
  • Place of Presentation: Takamatsu Symbol Tower, Kagawa, Japan, FrP-63.
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] Fabrication of c-axis oriented MgZnO transparent electrode by molecular precursor method (2010)
  • Author(s): T.Oda, H.Hara, C.Mochizuki, M.Sato, T.Honda
  • Organizer: 8th International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices (ISSLED2010).
  • Place of Presentation: Peking University, Beijing, China, P16
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Presentation] Surface Modification of (0001)GaN and its application to RGB pixels based on UV Schottky-type LEDs (2010)
  • Author(s): T.Honda, N.Sakai, T.Nozaki
  • Organizer: 8th International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices (ISSLED2010).
  • Place of Presentation: Peking University, Beijing, China, L-3.
  • Year and Date: 2010-05-17