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2011 Fiscal Year Annual Research Report

プレーナー型集積化GaN系面発光素子の製作検討

Research Project

Project/Area Number 21560361
Research InstitutionKogakuin 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

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、大面積に配置することが必要であることが不可欠であると共に,大幅な低価格化が要求される.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.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について分子線エピタキシャル成長(MBE)装置を用いてIn拡散による方法で検討した.イオンインプランテーションと比較して低コスト製作が期待できたが,GaN薄膜製作前にInを蒸着した場合にはGaInNの形成が確認できたがGaN表面からの拡散はうまくいかなかった.そこで,GaInNもしくはInNによる数分子層発光層を採用した弱導波路構造の採用を検討した.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,Alフェースパック法を用いた表面改質により,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.GaN系発光素子に搭載し,電流・電圧特性を測定したところ,比較的良好な特性が得られた.しかしながら,若干の逆方向特性の低下が観測された.MgZnO層のさらなる低抵抗化とともに溶液法による電極形成プロセスについての検討が今後必要と考える.

  • Research Products

    (29 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (26 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Reduction of reverse-bias leakage current in GaN-based Schottky-type light-emitting diodes by surface modification using the aluminum facepack technique2012

    • Author(s)
      Tohru Honda, Naoyuki Sakai, Shigetoshi Komiyama, Masato Hayashi and Tatsuhiro Igaki
    • Journal Title

      Physica Status Solidi(C)

      Volume: 9巻 Pages: 778-781

    • DOI

      DOI:10.1002/pssc.201100387

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface Recombination of hexagonal GaN crystals2011

    • Author(s)
      Takeshi Onuma, Naoyuki Sakai, Takashi Okuhata, Atsushi A. Yamaguchi, and Tohru Honda
    • Journal Title

      Physica Status Solidi(C)

      Volume: 8巻 Pages: 2321-2323

    • DOI

      DOI:10.1002/pssc.201001013

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AlおよびAlO_x膜堆積が極性GaNのPL強度にえる影響2012

    • Author(s)
      坂井直之、尾沼猛儀、山口敦史、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] Al緩衝層を用いた化合物原料MBE法による(0001)4H-SiC上GaN薄膜の製作2012

    • Author(s)
      長瀬赳史、篠原直也、林才人、杉浦洋平、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] RF-MBE伝による(GaN/AlN)交互供給緩衝層上GaN薄膜のX線回折測定2012

    • Author(s)
      杉浦洋平、井垣辰浩、林才人、多次見大樹、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 極性・非極性バルクZnO表面におけるCLスペクトルの比較2012

    • Author(s)
      尾沼猛儀、大林亨、山口智広、山口敦史、本田徹
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2012-03-15
  • [Presentation] 分子プレカーサー法によるZnO系透明電極製作におけるオゾン洗浄の効果2012

    • Author(s)
      安野泰平, 小田拓人, 佐藤光史, 原広樹, 本田徹
    • Organizer
      弟59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2012-03-15
  • [Presentation] (GaN/AlN)多重緩衝層を用いたRF-MBE法によるSi基板上GaN薄膜成長2011

    • Author(s)
      井垣辰浩、林才人、山口智広、本田徹
    • Organizer
      応用物理学会結晶工学分科会主催2011年・年末講演会
    • Place of Presentation
      学習院大学、東京
    • Year and Date
      2011-12-15
  • [Presentation] InNおよびGaN成長における原子脱離過程その場観察2011

    • Author(s)
      山口智広、荒木努、本田徹、名西〓之
    • Organizer
      応用物理学会結晶工学分科会主催2011年・年末講演会
    • Place of Presentation
      学習院大学、東京
    • Year and Date
      2011-12-15
  • [Presentation] XPS spectra of c-face GaN and ZnO crystals2011

    • Author(s)
      Tohru Honda
    • Organizer
      The 10th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-10)
    • Place of Presentation
      北京化工大学(BUCT), Peking, China
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] X-ray diffraction pattern of ZnO layer grown by compound source MBE2011

    • Author(s)
      R.Amiya, Y.Sugiura, T.Yamaguchi, T.Honda
    • Organizer
      The 10th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-10)
    • Place of Presentation
      北京化工大学(BUCT),Peking,China
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] Ozone treatment of the substrates for the ZnO deposition by molecular precursor method2011

    • Author(s)
      T.Oda, H.Hara, Y.Sugiura, T.Yasuno, T.Yamaguchi, M.Sato, T.Honda
    • Organizer
      The 10th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-10)
    • Place of Presentation
      北京化工大学(BUCT),Peking,China
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] 極性および非極性GaN表面における表面再結合過程2011

    • Author(s)
      坂井直之、井垣辰浩、尾沼猛儀、山口敦史、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学、山形
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] 六方晶GaNとZnOにおける表面再結合の比較2011

    • Author(s)
      尾沼猛儀、坂井直之、井垣辰浩、山口智広、山口敦史、本田徹
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学、山形
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] 化合物原料MBE法を用いたZnO薄膜の結晶成長とその評価2011

    • Author(s)
      杉浦洋平、小田拓人、小畑聡、芳原義大、尾沼猛儀、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学、山形
    • Year and Date
      2011-08-31
  • [Presentation] RF-MBE法による(GaN/AlN)交互供給緩衝層上GaN薄膜成長2011

    • Author(s)
      林才人、井垣辰浩、杉浦洋平、後藤大雅、山口智広、本田徹
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学、山形
    • Year and Date
      2011-08-30
  • [Presentation] Growths of InN/InGaN Periodic Structure and Thick InGaN film using droplet elimination process by radical-beam irradiation2011

    • Author(s)
      T.Yamaguchi, T.Araki, T.Honda, E.Yoon, Y.Nanishi
    • Organizer
      The 28th North American Conference on Molecular Beam Epitaxy (NAMBE 2011)
    • Place of Presentation
      San Diego, California, USA
    • Year and Date
      2011-08-16
  • [Presentation] Comparative Study of Surface recombination in hexagonal GaN and ZnO surfaces2011

    • Author(s)
      T.Onuma, N.Sakai, T.Igaki, T.Yamaguchi, A.A.Yamaguchi, T.Honda
    • Organizer
      The 28th North American Conference on Molecular Beam Epitaxy (NAMBE 2011)
    • Place of Presentation
      San Diego, California, USA
    • Year and Date
      2011-08-15
  • [Presentation] "Built-in potential along the c-axis in MBE-grown GaN layers observed by angle resolved X-ray photoelectron spectroscopy2011

    • Author(s)
      T.Honda, T.Igaki, T.Yamaguchi, Y.Kumagai, A.Koukitu
    • Organizer
      The 28th North American Conference on Molecular Beam Epitaxy (NAMBE 2011)
    • Place of Presentation
      San Diego, California, USA
    • Year and Date
      2011-08-14
  • [Presentation] DERI法によるIn系窒化物半導体の結晶成長2011

    • Author(s)
      山口智広、荒木努、本田徹、名西〓之
    • Organizer
      日本学術振興会ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第75回研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学田町インキュベーションセンタ,東京
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Presentation] Reduction of reverse-bias leakage current in GaN-based Schottky-type light-emitting diodes by a surface modification2011

    • Author(s)
      T.Honda, N.Sakai, S.Komiyama, M.Hayashi, T.Igaki
    • Organizer
      9th International Conference on Nitride Semicon ductors (ICNS 2011)
    • Place of Presentation
      SECC, Glasgow, Scotland, UK
    • Year and Date
      2011-07-12
  • [Presentation] In situ monitoring techniques by DERI method2011

    • Author(s)
      T.Yamaguchi, K.Wang, T.Araki, T.Honda, E.Yoon, Y.Nanishi
    • Organizer
      30th Electronic Materials Symposium (EMS-30)
    • Place of Presentation
      Laforet Biwako, Shiga, Japan
    • Year and Date
      2011-07-11
  • [Presentation] Polarity control of MgZnO transparent electrodes by molecular precursor method2011

    • Author(s)
      T.Oda, T.Kizu, H.Hara, Y.Sugiura, M.Sato, T.Honda
    • Organizer
      30th Electronic Materials Symposium (EMS-30)
    • Place of Presentation
      Laforet Biwako, Shiga, Japan
    • Year and Date
      2011-07-11
  • [Presentation] Recombination dynamics in polar and nonpolar GaN surfaces2011

    • Author(s)
      N.Sakai, T.Igaki, T.Onuma, A.A.Yamaguchi, T.Yamaguchi, T.Honda
    • Organizer
      30th Electronic Materials Symposium (EMS-30)
    • Place of Presentation
      Laforet Biwako, Shiga, Japan
    • Year and Date
      2011-07-09
  • [Presentation] Surface recombination in polar and nonpolar GaN surfaces2011

    • Author(s)
      N.Sakai, T.Onuma, A.A.Yamaguchi, T.Honda
    • Organizer
      5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semicon ductors (APWS 2011)
    • Place of Presentation
      Toba, Mie, Japan
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Presentation] ZnO growth for transparent electrodes by compound-source MBE2011

    • Author(s)
      Y.Sugiura, T.Oda, S.Obata, Y.Yoshihara, T.Onuma, T.Honda
    • Organizer
      5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS 2011)
    • Place of Presentation
      Toba, Mie, Japan
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Presentation] Initial growth monitoring in GaN epitaxial growth on (GaN/AlN) buffer layer by RF-molecular beam epitaxy2011

    • Author(s)
      M.Hayashi, T.Goto, T.Igaki, J.Sugawara, R.Yonezawa, Y.Sugiura, T.Honda
    • Organizer
      5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semicon ductors (APWS 2011)
    • Place of Presentation
      Toba, Mie, Japan
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Presentation] GaN growth on pseudo (111)Al substrates by RF-MBE2011

    • Author(s)
      T.Honda, M.Hayashi, T.Goto, T.Igaki
    • Organizer
      E-MRS ICAM IUMRS 2011 Spring Meeting (E-MRS)
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2011-05-09
  • [Book] 電子デバイスの基礎と応用2011

    • Author(s)
      長谷川文夫、本田徹
    • Total Pages
      235
    • Publisher
      産業図書出版

URL: 

Published: 2013-06-26  

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