| 研究課題/領域番号 |
15002007
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
工学
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
米津 宏雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90191668)
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| 研究分担者 |
若原 昭浩 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00230912)
古川 雄三 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (20324486)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
313,300千円 (直接経費: 241,000千円、間接経費: 72,300千円)
2005年度: 45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2004年度: 128,700千円 (直接経費: 99,000千円、間接経費: 29,700千円)
2003年度: 139,100千円 (直接経費: 107,000千円、間接経費: 32,100千円)
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| キーワード | III-V-N / 点欠陥 / InGaPN / 電気伝導度制御 / デバイスプロセス / MOSトランジスタ / 発光ダイオード / 光-電子融合システム / III-V-N混晶 / GaPN / 格子整合 / 発光効率 / 格子間原子 / GaPNダブルヘテロ構造LED / 光-電子融合シスデム / 光学定数 / 伝導度制御 / Si-III-V-N融合システム / Si-GaPN / GaP LED / 超並列集積回路 |
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| 研究概要 |
本研究では、光素子と電子回路を融合した新しいシステムを1チップ内に形成するための基本プロセス技術を構築することを目指した。そこでは、本研究代表者等が初めて実現した、Si基板上に格子整合したIII-V-N混晶を無転位で成長する技術を基盤技術とした。
III-V-N混晶にはN原子起因の点欠陥が存在する。この点欠陥は高速熱処理によって減少し、さらに、N原子の供給源から放射されるNイオンの衝撃を防ぐことによって減少することが、発光効率の増加から明らかにされた。この過程で、点欠陥の一つとして、Ga格子間原子が見いだされた。また、発光特性に有利な直接遷移型のInGaPN層の成長に初めて成功した。点欠陥によって電気伝導度制御が難しくなることもわかり、その対策も見いだされた。
SiとIII-V-N混晶の構成原子は相互に不純物である。2成長室型の分子線成長装置を開発して、エピタキシャル成長時の相互汚染を防ぐことができた。さらに、SiのMOS集積回路とIII-V-N混晶の発光素子を作製するための両プロセス技術の融合を図った。MOSトランジスタのゲート酸化膜を低温で成長する技術を開発し、これにより、Si層とIII-V-N混晶層間の相互拡散を防ぐことができた。その結果、SiのMOS集積回路を作製するプロセスに準拠して、光-電子融合システムを作製できることがわかった。
これらの研究結果を結集して、Si基板上にSi/III-V-N混晶層を成長し、基本デバイスとして最上層のSi層にMOSトランジスタを、III-V-N混晶層に発光ダイオードを作製した。そして両デバイスを接続して、発光ダイオードからの光出力をMOSトランジスタで制御する基本回路を世界に先駆けて実現することができた。これにより、超並列ネットワークを初めとして、新たなシステムを実現するための基礎技術が構築された。
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