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化合物ドーピング法による酸化亜鉛のpn制御と紫外線発光デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15655068
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関静岡大学

研究代表者

小林 健吉郎  静岡大学, 工学部, 教授 (20153603)

研究分担者 冨田 靖正  静岡大学, 工学部, 助手 (50303532)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2003年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードp型ZNO / Mg-N結合 / 紫外線LED / スパッタリング法 / MOCVD法 / 酸化亜鉛薄膜 / 紫外線発光デバイス / ドーピング / p型 / スパッタリング / PN接合
研究概要

(1)p型ZnO薄膜の作成
ZnOとMg3N2を同時にスパッタリングすることにより、Mg-N結合を添加したZnO薄膜を作成した。高い真空状態ではZnOが窒化されp型ZnOは得られなかった。酸素を導入するとZnOの窒素化は抑制されたが、MgNの酸化が起こった。MgNの選択的な窒化条件を検討した結果、スパッタを行う真空を悪くすることによりZNOの酸化とMgNの窒素化を両立させることができた。
ZnOの結晶性と正孔生成との関係を調べた結果、マイカ基板上でZnOを堆積させると極めて結晶性の高いZnOが成長することが判明した。こうした実験結果から、比較的悪い真空状態で、マイカ基板上にMg-N結合を添加したZnOを堆積させたところ、p型ZnOが得られた。しかし、空気中では数時間程度でp型が消失し、大気中の水分が原因であることが判明した。
添加されたMg-N結合の活性化を進めるために、高温アニール、電子線アニールなどを行ったが、良好な結果は得られなかった。この原因として、高温ではN原子の溶解度が低いためと考えられる。
(2)平坦な表面を持つ単結晶状ZnO薄膜の作成
良質なZnO薄膜を作成するため、イットリウム安定化ジルコニア<YSZ>、窒化したサファイア基板、F置換した合成マイカ基板上に、酢酸亜鉛を前駆体として、MOCVD法により高品質のZnO薄膜を作成した。YSZ基板上では700-800℃の温度でも良質なZnO薄膜は成長しなかった。また、サファイア基板でも高い基板温度ではZn-Al-O系のスピネル化合物が生成し、エピタキシャル成長による単結晶状薄膜の成長には至らなかった。これに対して、F置換した合成マイカ基板の上では、最適な条件化では600-700℃の温度範囲で単結晶状ZnO薄膜が得られた。このMOCVD法を用いてMg-N結合ドーピングを行ったところ、高抵抗ながらp型ZnOが得られた。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (4件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Preparation of zinc oxide films containing Be and N atoms by radio frequency magnetron sputtering2005

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Sanmyo, Yasumasa Tomita, Kenkichiro Kobayashi
    • 雑誌名

      Thin Solid Film 472

      ページ: 189-194

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Doping of bonds into ZNO films and the changes of their electric properties2004

    • 著者名/発表者名
      Kenkichro Kobayashi, Tsutomu Yamazaki, Yuji Hatta, Yasumasa Tomita
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 269

      ページ: 79-82

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution and removal of ferroelectric domains on KNbO3 film by an atomic force microscope with a conductive cantilever2004

    • 著者名/発表者名
      Tomita Yasumasa, Yasuhisa Maeda, Kenkichiro Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Mater.Sci. 39

      ページ: 4905-4908

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principle Band calculatin of TiO2 with Brookite structure2004

    • 著者名/発表者名
      S.Matsushima, K.Obata, H.Yamane, K.Yamada, M.Arai, K.Kobayashi
    • 雑誌名

      Electrochemistry 72

      ページ: 694-696

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sanmyo, Y.Tomita, K.Kobayashi: "Preparation of p-Type ZnO Films by Doping of Be-N Bonds"Chemistry of Materials. 15(4). 819-821 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sanmyo.Y.Tomita, K.Kobayashi: "Doping of nitrides into zinc oxide films"Key Engineering Materials. 248. 87-90 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tomita, H.Matsushita, K.Kobayashi, K.Yamada, T.Okuda: "Li Ion Conductivity of Solid Electrolyte, Li3-2XMXInBr6 (M=Ca, Sr and Ba)"Electrochemistry. 71. 1129-1131 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Matsushima, K.Obata, H.Nakamura, M.Arai, K.Kobayashi: "First-principles energy band calculation for undoped and N-doped InTaO4 with layered wolframe-type structure"J.Phys.Chem.Solids. 64. 2417-2421 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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