2012 Fiscal Year Annual Research Report
雲母を基板とするフレキシブルエレクトロニクスの創成
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24245040
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤岡 洋 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50282570)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 雲母 / GaN / スパッタ |
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| Research Abstract |
雲母板は透明かつフレキシブルで20インチを超える大面積の単結晶を安価かつ大量に入手することができる。従って、雲母板は人類が入手することのできる最大の単結晶基板であると考えることができる。本提案では、安価で柔軟な雲母板上に高効率の窒化ガリウムLEDアレイ直接発光ディスプレーを試作することを目的とし、さらに、雲母上の半導体素子をガラス、セラミックネなどの材料に貼り付けることにより、全ての構造材料に計算能力、通信能力、表示能力、発電能力、センシング能力等の知的機能を付与することも目的とする。本年度（平成２４年度）は、パルススパッタ法による雲母基板上への高品質窒化物半導体エピタキシャル成長技術の確立に努めた。先ず、エピタキシャル成長の成功には、基板の清浄化および薄膜/基板間の界面急峻性が必須の条件となることから、雲母基板の表面清浄化と界面バッファー層材料の検討を行った。雲母基板の清浄化については、表面のへき開および真空中アニールによって清浄化できることを見出した。また、界面バッファー層としてAlNやHfNの導入を行った。界面バッファー層が無い場合にはGaN/雲母間の界面において反応が生じ、良質なGaN結晶を得ることは困難であったが、バッファー層を導入することによって界面反応が抑制され、高品質結晶を得ることが可能となった。また、バッファー層の堆積条件をコントロールすることでGaN薄膜の極性を制御できることが明らかになり、発光素子や電子素子の応用に適した構造設計が可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は雲母基板上への半導体エピタキシャル成長技術の基礎を確立するため、基板表面清浄化技術や急峻な界面を実現するための界面バッファー層導入技術を確立した。さらに、バッファー層導入条件をコントロールすることで窒化物半導体の極性制御が可能であることが明らかになった。これにより、素子応用に適した構造を自在に設計可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｈ２５年度以降において、結晶成長グループとデバイスグループが一体となって活動し、LEDの試作とその動作確認を中心目標に据える。具体的にはInGaN多重量子井戸を活性層に用いたLEDの試作を行い、これらのLEDの青色、緑色、赤色におけるフルカラー高輝度素子動作の確認を行う。素子動作の実現にはエピタキシャル層内のIn組成分布やドーパント分布、雲母基板からの不純物の拡散等が重要となるのでフォトルミネッセンスやEDX等を用いて解析していく。特に発光効率の確認が重要となるので、液体ヘリウム温度における発光特性と室温における発光特性を詳細に比較していく。
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