2013 Fiscal Year Research-status Report
無機半導体を用いた新規高性能フレキシブル・フラットパネル・ディスプレイの開発
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25420314
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
佐藤 祐一 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70215862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 嘉一 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10302259)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 半導体 / 薄膜 |
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| Research Abstract |
本研究の最終的な目的を達成するためには、第一に発光源を構成する無機半導体、すなわちIII族窒化物半導体の薄膜を所望の基板材料の上へ高品質に形成する技術を開発することが必要である。その薄膜形成の対象となる基板材料は、薄膜のエピタキシャル成長が直接的に実現できるサファイアなどの単結晶基板ではなく、多結晶基板となる。しかし、多結晶基板はそのランダムな結晶配向により、その上に形成する薄膜の結晶成長に対して望ましくない配向規制力を及ぼす。そのため、今年度はそのような配向規制力が生じることのない非晶質の基板材料を用いることで、どのような結晶状態で当該薄膜が成長していくか、また、フォトルミネセンス（PL）などの特性がどの程度のものか、などについて実験検討を行った。
今年度は非晶質の基板材料として石英ガラスを取り上げ、検討を行った。III族窒化物薄膜の形成は高周波プラズマによる窒素ガス励起方式の活性窒素源を有する分子線エピタキシー装置により行った。窒化ガリウム(GaN)薄膜、および窒化インジウム（InN）との混晶であるInGaN薄膜をそれぞれ石英ガラス基板の上に直接形成した。III族窒化物半導体薄膜のヘテロエピタキシャル成長に一般的に用いられるバッファ層は、今年度は用いなかった。
得られた各薄膜についてX線回折（XRD）法による結晶性やPL特性などの評価を行った。その結果、GaNおよびInGaN薄膜いずれについてもc軸が優先的に配向した結晶が石英ガラス基板上に成長しており、InGaNに関して懸念される相分離も生じていないことを確認できた。また、GaN薄膜のPL特性に関してはバンド端発光に相当する365 nm付近の発光が見られることを確認できた。これらのことから、単結晶基板を用いない場合においてもある程度の結晶性と発光特性を有する薄膜を得ることが可能であることが明らかとなり、当該薄膜による非単結晶基板上での発光源構成の実現可能性を確認できた。
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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
当該年度内においては、単結晶ではない基板の上にIII族窒化物半導体薄膜を形成した場合に、どの程度の結晶性のものが得られるか、およびどの程度の発光特性が得られるかということを主として確認することを目的として実験検討を行った。その結果、GaNおよびInGaNいずれにおいても比較的良好な結晶性を有する薄膜を石英ガラス基板上に得ることができ、かつ、短波長領域の発光も得られることが確認できた。これらのことは、非単結晶基板の上に所定の発光源を得るために必要な事項であるが、その実現の可能性を確認できたことで当初の目的をほぼ達成できたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
非単結晶基板の上にある程度の結晶性を有するIII族窒化物半導体薄膜を得ることができ、かつ、発光も見られることから、次なる段階としては電気的特性の制御が必要である。単結晶成長した薄膜に比べてキャリアの移動度が小さいことが予想されるが、その見極めと改善、および導電型の制御を主として推し進めていく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初はより厚い膜厚を有する薄膜を主として形成する必要があると考え、薄膜形成用の材料やそれに関する消耗真空部材の使用量をそれに合わせたものとしていた。また、基板材料も石英ガラス以外のものも必要と考えていた。さらに、薄膜組成などの分析のための費用も予定していたが、今年度は石英ガラス基板上での薄膜の結晶性や光学的特性などの評価に注力したため、主として上記に関する費用を次年度に繰り越しすることとした。
次年度は、石英ガラス以外の基板の使用やより厚い膜厚を有する薄膜の形成、および組成分析なども併せて実施する予定であり、これらに関する繰り越し分を次年度に使用する。
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Research Products
(6 results)
