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LSIと共存可能な希土類元素を用いた紫外・青色MOS型発光素子の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06270
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関富山県立大学

研究代表者

松田 敏弘  富山県立大学, 工学部, 教授 (70326073)

研究分担者 岩田 栄之  富山県立大学, 工学部, 准教授 (80223402)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードシリコン / MOS / 発光 / 半導体 / 希土類 / MOS / 電気・電子材料
研究成果の概要

大規模集積回路(LSI)チップ内に共存できるシリコン(Si)系発光素子は、信号伝達や小型ディスプレイ等の光デバイスへの応用が期待される。本研究では、低コストでの可視および紫外領域の発光を目指して、様々な組み合わせの希土類元素と添加物を導入した酸化膜を持つMOS型素子をスピンコート技術によってシリコン基板上に作製、解析した。紫外・青色発光にはGdの導入が効果的であり、TbとEuの配合比によって緑から赤の間で発光色を制御できることを示した。シリコン基板から酸化膜に高エネルギーの電子が注入され、それによって励起された希土類イオンのエネルギー遷移が発光となるモデルを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

シリコン(Si)は、ほとんどの大規模集積回路(LSI)の主要材料であるが、発光しにくい半導体である。本研究は、希土類元素を導入した酸化膜を持つMOS型素子をスピンコート技術によって低コストでシリコン基板上に形成している。様々な希土類元素と添加元素を組み合わせることで、青や紫外領域の発光を確認し、緑から赤までの発光色を制御する方法を示した。また、酸化膜へ注入された電子による希土類イオンのエネルギー遷移で発光するというモデルを提案した。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Electroluminescence of Si Based MOS Device with Ternary Rare Earth Doped Oxide2020

    • 著者名/発表者名
      T. Tomita, T. Matsuda, H. Iwata, and T. Ohzone
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM)

      巻: 2020 ページ: 705-707

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence color tuning between green and red from metal-oxide-semiconductor devices fabricated by spin-coating of rare-earth (terbium + europium) organic compounds on silicon2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Toshihiro、Hattori Fumihiro、Iwata Hideyuki、Ohzone Takashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FH05-04FH05

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fh05

    • NAID

      210000148943

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence Color Tuning between Green and Red in MOS Devices Fabricated by Spin-coating of (Tb + Eu) Organic Compounds on Si2017

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, F. Hattori, H. Iwata, and T. Ohzone
    • 雑誌名

      Ext. Abst. International Conference on Solid State Devices and Materials

      巻: 2017 ページ: 99-100

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blue/pink/purple electroluminescence from metal-oxide-semiconductor devices fabricated by spin-coating of [tantalum:(gadolinium/praseodymium)] and (praseodymium:cerium) organic compounds on silicon2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ohzone, T. Matsuda, R. Fukuoka, F. Hattoriand and H. Iwata
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 8 ページ: 082102-1

    • DOI

      10.7567/jjap.55.082102

    • NAID

      210000146933

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electroluminescence of Si Based MOS Device with Ternary Rare Earth Doped Oxide2020

    • 著者名/発表者名
      T. Tomita, T. Matsuda, H. Iwata, and T. Ohzone
    • 学会等名
      IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数の元素を導入した希土類MOS型発光素子の特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      冨田匠、服部史空、松田敏弘、岩田栄之、大曽根隆志
    • 学会等名
      2018年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electroluminescence Characteristics of Rare Earth Doped Silicon Based Light Emitting Device2017

    • 著者名/発表者名
      F. Hattori, H. Iwata, T. Matsuda and T. Ohzone
    • 学会等名
      IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electroluminescence Color Tuning between Green and Red in MOS Devices Fabricated by Spin-coating of (Tb + Eu) Organic Compounds on Si2017

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, F. Hattori, H. Iwata, and T. Ohzone
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tb/Eu とGd を導入した酸化膜を持つシリコン系発光素子の発光特性解析2016

    • 著者名/発表者名
      服部 史空,福岡 涼平,松田 敏弘,岩田 栄之,大曽根 隆志
    • 学会等名
      電気関係学会北陸支部連合大会
    • 発表場所
      福井工業大学(福井市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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