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2011 Fiscal Year Annual Research Report

圧力印加MOVPEによる高品質InGaN厚膜成長

Research Project

Project/Area Number 22246004
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

天野 浩  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60202694)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 雅史  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20273261)
本田 善央  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60362274)
KeywordsInGaN / 可視長波長LED / 圧力印加MOVPE / 熱力学
Research Abstract

本研究では、有機金属化合物気相成長(MOVPE)法による厚膜高品質高In組成InGaN結晶成長のための基盤技術の確立を目指している。具体的には,(1)従来ほとんど試みられた例の無い圧力印加可能なMOVPE装置の設計・製作,(2)成長中の圧力印加によるInGaNの超高速横方向成長,(3)GaN基板上,ナノサイズの周期的GaNコアロッドへのInGaN極太ロッド成長,(4)高InNモル分率InGaNのp型結晶の実現、を行う。本研究により,*効率250[lm/w]かつ演色評価数(CRI)>75以上の白色発光ダイオード(LED),*出力1[W]以上の緑色レーザダイオード,*集光時効率60[%]以上の多接合型太陽電池の実現が期待される。本研究による二酸化炭素排出削減効果は2020年時0.6億トン,国内新市場規模は7兆円程度と試算される。
平成22年度では最高圧力2気圧までの装置を試作し、InGaN厚膜の成長実験を行った。平成23年度は、2気圧までの加圧装置でInAlNの成長を行い、熱力学計算での予測と一致することを確認し、更に装置を改造して最高圧力8気圧まで加圧可能とした。これ以上の圧力ではアンモニアが液化してしまうため、上限の圧力である。MOガス用バッファタンクを2つとし、TMGaとTMInをそれぞれ加圧して同時及び交互に供給できるようにした。厚膜成長は同時、多重量子井戸構造成長は交互及び同時に供給した。InGaN厚膜の成長では1気圧から6気圧まで成長を行い、熱力学計算に従って圧力増加とともにIn組成が増加することを確かめた。また、多重量子井戸構造の成長を行い、X線回折により構造の形成を確認し、更に室温でのフォトルミネッセンス(PL)も確認することができた。加圧型MOVPE装置においてPLを観測した例はこれまでなく、世界初の快挙と言える。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

加圧型MOVPE装置において、世界で初めてInGaN厚膜及び多重量子井戸構造からのPL発光を観測しており、装置開発は順調と言える。

Strategy for Future Research Activity

現在装置の操作に2名以上必要であり、再改造が必要である。その他は特に問題は無く、8気圧まで加圧可能な装置を用いて、予定している超高速横方向成長を行う。P型に関しては原料供給の関係から2気圧炉で実験を行う。またナノロッドに関してはPAMBE法を用いて実施予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2012 2011

All Presentation (10 results)

  • [Presentation] 加圧MOVPE法によるInGaN結晶成長2012

    • Author(s)
      坂倉誠也、土井友博、大畑俊也、谷川智之、本田善央、山口雅史、天野浩
    • Organizer
      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
      2012-03-18
  • [Presentation] 高In組成InGaN実用化にむけて2012

    • Author(s)
      天野浩、山口雅史、本田善央、谷川智之、坂倉誠也、大畑俊也、田畑拓也
    • Organizer
      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] LED開発の過去・現状及び将来2012

    • Author(s)
      天野浩
    • Organizer
      JSPS光エレクトロニクス第130委員会
    • Place of Presentation
      森戸記念館、東京
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] Understanding the relationship between IQE and defects in nitride-based LEDs2012

    • Author(s)
      M.Iwaya, H.Amano
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2012
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-25
  • [Presentation] 窒化物を用いたLED及び太陽電池の現状と将来性2012

    • Author(s)
      天野浩
    • Organizer
      電子情報通信学会・次世代ナノ技術に関する時限研究専門委員会主催研究会「グリーン&ライフイノベーションに向けた次世代ナノ材料・デバイス」
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所・臨海副都心センター、東京(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-16
  • [Presentation] Second- and third-generation nitride-based LEDs and challenge for future photovoltaic applications2011

    • Author(s)
      T.Sano, T.Ohata, S.Sakakura, T.Tanikawa, Y.Honda, M.Yamaguchi, H.Amano, M.Mori, M.Iwaya, M.Imade, Y.Mori
    • Organizer
      EDIS2011
    • Place of Presentation
      生命ホール、大阪(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-17
  • [Presentation] Effect of high-quality GaN substrates on the improvement of performance of group-III-nitride-based devices2011

    • Author(s)
      H.Amano, T.Sugiyama, T.Tanikawa, Y.Honda, M.Yamaguchi, Y.Isobe, A.Mishima, T.Makino, M.Iwaya, M.Imade, Y.Kitaoka, Y.Mori
    • Organizer
      ECO-MATES2011
    • Place of Presentation
      阪急ホテルエクスポパーク、大阪(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-29
  • [Presentation] High In Content InGaN for Solar Cell Applications2011

    • Author(s)
      H.Amano
    • Organizer
      ICNS9
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK(基調(招待)講演)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-11
  • [Presentation] 加圧MOVPE法によるInGaN/GaN MQW構造のIn組成揺らぎの改善2011

    • Author(s)
      大畑俊也, 坂倉誠也, 谷川智之, 本田善央, 山口雅史, 天野浩
    • Organizer
      第3回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      春日、福岡
    • Year and Date
      2011-06-18
  • [Presentation] 組成および井戸層厚を変調させたInGaN擬周期構造に関する研究2011

    • Author(s)
      坂倉誠也, 谷川智之, 本田善央, 山口雅史, 天野浩
    • Organizer
      第3回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      第3回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Year and Date
      2011-06-18

URL: 

Published: 2013-06-26  

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