2012 Fiscal Year Annual Research Report
ドレスト光子フォノンによる間接遷移型半導体の電流注入発光とその波長制御
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24360023
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大津 元一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70114858)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光子 / 発光ダイオード / ホモ接合 / アニール / 自己組織 |
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| Research Abstract |
本研究ではドレスト光子フォノン(DPP)固有の光・物質相互作用を使い、発光ダイオード(LED)製作の新指針、即ち、毒性が低く資源枯渇のない間接遷移型半導体を使用、単純なホモ接合構造を使用、発光波長は下記のアニールに使う光の光子エネルギーで決定することを確立する事を目標としている。間接遷移型半導体としてn型GaPを採用する。今年度は最適アニール条件の探索、Zn分布の自己組織的修正過程の解析、発光波長の制御を実施した。まずGaPに対して先行する研究であるSi、さらにその応用として直接遷移型半導体であるがp型の作成の困難なZnOに対し、不純物ドープ条件、アニール条件を精査し、EL発光特性を測定評価した。またコヒーレントフォノンによる発光スペクトルの側波帯についても測定した。これらの基礎データをもとにGaPについて研究を推進した。
その結果、n型不純物としてSを含むGaP単結晶基板にp型不純物であるZnをイオン注入して作製したGaPpn接合バルク結晶に対してフォノン援用光アニール法を適用した結果、2.3eV-3.1eVのバンドギャップより高エネルギー領域における発光成分の発現に成功した。さらに(1)高エネルギー発光がZnの熱拡散に伴い発生していること、(2)高エネルギー発光は光照射面においてのみ生じること、(3)高エネルギー発光成分は加工時より高駆動電流(ジュール熱)下において安定していること、(4)高エネルギー発光強度は駆動電流の2乗に比例し,接合界面において発光していることなどの学術的に重要な先駆的知見を得、これにより来年度の研究を効率よく推進できる見通しが得られた。
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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
単にLEDを発光させるのに成功したのみでなく、光吸収による不純物熱拡散過程と、キャリア注入に伴うDPP誘導放出による拡散抑制過程の自己組織的進行という、従来の材料工学手法とは異なる光・物質融合工学技術の効果が明確に得られ、特に9.欄末尾の(4)に記した先駆的な学術的知見が得られたからである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は初年度ながら予想以上の優れた成果が得られたので、これを基に今後は当初の研究計画に沿って研究を加速する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H24年度からH25年度の繰越金と、H25年度の研究費とをあわせ、研究用の消耗品(半導体材料、化学薬品、光学部品、電子部品、計算消耗品)、研究成果発表などの国内旅費、実験補助のための謝金、論文掲載費として使用する。
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