2012 Fiscal Year Annual Research Report
InGaN量子構造活性層を内在する超薄膜GaNナノウォール発光デバイスの研究
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24310106
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
菊池 昭彦 上智大学, 理工学部, 准教授 (90266073)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ光デバイス / 量子構造 / 化合物半導体 / ナノ結晶 / ナノ加工 / GaN / ナノウォール / ナノコラム |
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| Research Abstract |
本研究は、研究代表者らが世界に先駆けて開発した新しいタイプの窒化物半導体ナノ結晶であるGaNナノウォールを用い、人工的に形状制御可能な究極のナノ結晶の実現と革新的光デバイスの開拓を目的としている。具体的には、(1)ナノウォール結晶の超薄膜化(<50nm)、(2)窒化物半導体に適用可能な低加工損傷かつ高精細ナノ加工技術の開発、(3)InGaN量細線や量子ドットを内在する超薄膜ナノウォール結晶の形成と基礎物性評価、(4)ナノウォールの形状自由度を駆使したナノ光デバイスの開拓等を行う。これらの研究により、制御可能なナノ構造における量子現象の発現と高効率光デバイス基盤技術の開発、ナノ物性制御技術の進展に伴う学術的・工学的側面からの社会貢献が期待される。本年度は、超薄膜GaNナノウォール結晶の実現とデバイス応用に向けた基礎技術の確立を目的として、以下の研究成果を得た。
(1)電子ビーム描画による100nm以下の微細パターン描画条件の確立、および選択成長マスク上に異常成長したGaN結晶の除去技術としてTi/SiO_2多層マスクの導入効果の検証。
(2)水素雰囲気おけるGaNの熱分解特性特性の系統的・定量的評価と、同手法による高異方性GaNナノ加工の可能性を実験的に検証。
(3)幅200nm程度の従来型lnGaN/GaNナノウォール結晶の発光特性評価によるIn組成揺らぎおよびIn取込みのウォール軸方位依存性の検証。また、GaN/AIGaNおよびInGaN/GaN量子構造を内在したGaNナノコラムの光学特性評価。
(4)電磁界シミュレーションを用いたナノウォールの導波モード解析を実施。ウォール幅の低減に伴いGaN基板へ放射が支配的になるが、低屈折率AlGaN層の導入により超薄膜ナノウォールでも導波モードの形成が可能である条件を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ計画通りに進捗している。結晶成長装置の改造などでナノウォールの結晶成長が予定より少し遅れている一方で低損傷高精細ナノ加工技術の開発が予定より順調に進んでいる。また、次年度に実施予定であったTi/SiO_2多層マスクによる選択成長技術も計画より先行して着手した状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
選択結晶成長によるボトムアップ法と低損傷ナノ加工によるトップダウン法の両面からのアプローチを駆使して幅100nm以下の超薄膜GaNナノ結晶形成技術の確立を目指す。両手法で作製したナノウォールに内在するIn GaN層の発光特性を評価するため、顕微ホトルミネッセンス測定を行い発光波長や発光効率を系統的に調べる。
また、〓〓〓界シミュレーションによるナノウォールレーザの導波経路設計を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当該助成金が生じた状況:ナノ加工技術が予定より順調に進展したため、当初予定した色素レーザ購入を控えて次年度にナノ結晶の構造評価装置を購入することで研究の実施効率が高まると判断した。使用計画:ナノ結晶評価装置の購入経費に充当する予定。現時点では、他の経費についての大幅な変更予定はない。
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