| 研究課題/領域番号 |
17560289
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 富山県立大学 |
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研究代表者 |
松田 敏弘 富山県立大学, 工学部, 教授 (70326073)
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| 研究分担者 |
岩田 栄之 富山県立大学, 工学部, 助教授 (80223402)
岩坪 聡 富山県工業技術センター, 副主幹研究員 (30416127)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | イオン注入 / MOS容量 / 発光 / エレクトロルミネッセンス / イオン・ビーム・スパッタ / 透明電極 |
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| 研究概要 |
大規模集積回路(VLSI)の基本材料であるシリコン系材料で発光素子が可能になればVLSIと共存可能な表示素子や光デバイスへの幅広い応用が期待できる。本研究は、シリコン系材料による「青・紫色」を含む可視発光素子を目指して、シリコン・イオン注入したゲート酸化膜を持つMOS構造による発光素子(以下、シリコン・イオン注入型MOS発光素子)に関するものである。p形およびn形シリコン(Si)基板上にSiイオン注入したゲートSiO_2膜に、電極としてAuとITO膜を形成したMOS容量の電気的特性の測定および発光解析を行った。Siの導入法としてイオン注入法に加え、イオンドープ法も検討した。
電流・電圧特性では、p形、n形Si基板のいずれでも、V_Gの大きい領域では、Siイオンの注入量が多いデバイスの電流値が高い。容量-電圧特性では、V_Gの変化の極性によってしきい値電圧V_Tがずれる(ΔV_T)ヒステリシス特性を示した。これは、シリコン・イオン注入によって生成された界面準位に捕獲される電荷が印加電圧の極性によって変わるためと考えられる。イオンドープしたデバイスの容量-電圧特性は、ヒステリシス特性を示さなかった。断面TEMとSIMSによる分析の結果、イオンドープしたデバイスのSi基板表面にダメージがみられ、リーク電流の増加が電気的特性に影響を与えたと考えられる。SiF_4^+が主なイオン種と考えていたが、実際にはSiF_3^+、SiF_2^+等の質量の小さいイオン種が多く、予想よりも深くまで到達した可能性がある。
直流駆動のEL(dc-EL)分光特性については、p形およびn形Si基板のいずれでも450nm付近でのピークが存在する。イオンドープ法によるデバイスでは発光は確認できず、電極をITOとしたデバイスでは、微弱な発光であった。p形およびn基板のdc-EL分光特性は、ほぼ同じ波長成分に分離することができ、そのフォトンエネルギーは2.8、2.4、1.9、1.6、1.0eVに対応する。交流駆動のEL(ac-EL)分光特性でも、同様の波長成分を持つことが確認できた。また、長波長成分が増大する傾向があり、発光中心となる酸化膜中の捕獲準位の電界に対する応答速度がエネルギー準位によって異なるためと考えられる。
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