2013 Fiscal Year Research-status Report
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25630150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
藤田 恭久 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (10314618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 俊幸 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (50335551)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 発光ダイオード / 酸化亜鉛 / ナノ粒子 / p型 |
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| Research Abstract |
減圧した窒素希釈の酸素ガス中で導電性ハース上に置いた金属亜鉛をアーク放電により蒸発させるガス中蒸発法により窒素ドープZnOナノ粒子を生成した．この粒子をシリカ系バインダーに溶き，スパッタで成膜したn 型ZnO 薄膜上に塗布し，200～300℃で焼結してp 型層を形成し，塗布型LEDを作製し評価した．これらのデバイスについて，特性改善のための研究を実施し，以下の成果を得た．
・粒子特性の均一性や熱処理，バインダーの特性などがリーク電流に及ぼす影響を明らかにした．本結果はデバイスの特性改善に繋がる
・フォトルミネッセンスの光源としてHe-Cd レーザー(325 nm)のチューブを更新した．He-Cd レーザーを用いた光励起の強度変化とLED発光の発光スペクトルの相関を調べ，光励起強度が高いときの発光スペクトルとLED発光の波長や半値幅が一致したことから高濃度のホールが注入されていることを確認し，p 型特性を光学的に評価することに成功した．高濃度のホールが注入されていることがわかったことは窒素ドープZnOナノ粒子が良好なp型特性を示す非常に重要なデータである．
・電極形成時のダメージと金属電極の膜厚のLED発光への影響を調べ，発光しない粒子の消光の原因を特定した．
・電極構造の最適化や発光強度の改善およびナノ粒子の不均一さの影響などを議論するためにナノ粒子を用いたLED をデバイスシミュレータATLAS（Silvaco 社製）を用いて実験値を再現できる環境を構築した．
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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
極低温のフォトルミネッセンススペクトルによる評価の知見は出ていないが，室温のフォトルミネッセンスにより高濃度のホールの存在を示す新たな知見が得られており，総合的にはおおむね順調に進んでいると評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度に得られた結果をもとにLEDのエネルギー効率改善のため以下の研究を進める．
・酸化亜鉛ナノ粒子の生成条件を改善し，ナノ粒子特性の均一化とp型特性の改善を行う．
・ナノ粒子とバインダーの組成，焼結温度等の最適化を行い，リーク電流を低減する．
・p 型電極の材質と成膜条件を最適化して接触抵抗を下げ，デバイスの発熱を低減する．
・LED 内部の発光／分散過程のシミュレーションを実行し，構造最適化と発熱／放熱の問題を改善するを進める．
・金属基板やポリマー基板への塗布条件の確立と放熱特性等の評価を行う．
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