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超ワイドギャップ酸化物半導体量子構造によるサブ200nm光機能の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17H01263
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関京都大学

研究代表者

藤田 静雄  京都大学, 工学研究科, 教授 (20135536)

研究分担者 尾沼 猛儀  工学院大学, 先進工学部, 教授 (10375420)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2019年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2018年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2017年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
キーワード光物性 / 量子井戸 / 酸化物 / 深紫外 / 量子構造
研究成果の概要

バンドギャップの大きい酸化物半導体MgZnOを開発し、電子線励起により波長200 nm以下を含む深紫外領域の発光を得ることができた。結晶成長には環境負荷の小さいミストCVD法を用い、原料の選択により結晶の高品質化を達成した。室温における発光の内部量子効率は、例えばMg組成0.92のMgZnO薄膜から得られる波長217 nmの発光において約3%であり、量子井戸構造をとることで約13%と増加する。また発光波長は212 nmと短くなり、量子効果により発光効率が増したものと考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

波長200 nm以下を含む深紫外領域の光は、殺菌、加工、光化学等の応用に不可欠である一方で、光源には水銀や希ガスの放電が一般に用いられている。これを固体を用いて実現することは、脱水銀や希少資源の保護に寄与するとともに、任意の波長での光源が得られるという社会的意義がある。また、深紫外領域における半導体の光物性研究という新しい学理の開拓に研究の学術的意義がある。成長にミストCVD法を用いることで、地球環境に優しい半導体技術の開拓に寄与するところが本研究の価値である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Pure deep-ultraviolet cathodoluminescence from rocksalt-structured MgZnO grown with carbon-free precursors2019

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Ishii, Mizuki Ono, Kentaro Kaneko, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, Shizuo Fujita
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 5 ページ: 052011-052011

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab10e2

    • NAID

      210000155684

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation-current-density and temperature dependences of deep UV cathodoluminescence in rocksalt-structured MgxZn1-xO films2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Ono, Kyohei Ishii, Kentaro Kaneko, Tomohiro Yamaguchi, Tohru Honda, Shizuo Fujita, Takeyoshi Onuma
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 22

    • DOI

      10.1063/1.5094684

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Impact of local arrangement of Mg and Zn atoms in rocksalt-structured MgxZn1-xO alloys on bandgap and deep UV cathodoluminescence peak energies2018

    • 著者名/発表者名
      T. Onuma, M. Ono, K. Ishii, K. Kaneko, T. Yamaguchi, S. Fujita, T. Honda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.5031174

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep-ultraviolet luminescence of rocksalt-structured MgxZn1-xO (x > 0.5) films on MgO substrates2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kaneko, K. Tsumura, K. Ishii, T. Onuma, T. Honda, S. Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 47 号: 8 ページ: 4356-4360

    • DOI

      10.1007/s11664-018-6303-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 岩塩構造MgZnO薄膜の時間分解フォトルミネッセンス分光2020

    • 著者名/発表者名
      工藤幹太, 石井恭平, 小野瑞生, 金子健太郎, 山口智広, 嶋紘平, 小島一信, 藤田静雄, 本田徹, 秩父重英, 尾沼猛儀
    • 学会等名
      2020年第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deep UV cathodoluminescence properties of rocksalt-structured MgZnO alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Takeyoshi Onuma, Mizuki Ono, Kanta Kudo, Kyohei Ishii, Kentaro Kaneko, Shizuo Fujita, Tohru Honda
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of MgZnO thin films for deep ultraviolet light emitters2019

    • 著者名/発表者名
      Shizuo Fujita, Shoma Hoshi, Kyohei Ishii, Mizuki Ono, Kanta Kudo, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, Kentaro Kaneko
    • 学会等名
      19th International Conference on II-VI Compounds and Related Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of deep UV cathodoluminescence from rocksalt-structured MgZnO alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Takeyoshi Onuma, Mizuki Ono, Kanta Kudo, Kyohei Ishii, Kentaro Kaneko, Shizuo Fujita, Tohru Honda
    • 学会等名
      4th International Workshop on Ultraviolet Materials and Devices
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vacuum ultra violet light emission from MgZnO-based thin films and quantum wells2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kaneko, Kyohei Ishii, Mizuki Ono, Kanta Kudo, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, Shizuo Fujita
    • 学会等名
      61st Electronic Materials Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] VUV cathodoluminescence spectra of rocksalt-structured MgZnO/MgO quantum wells2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kudo, Kyohei Ishii, Mizuki Ono, Yuki Fujiwara, Kentaro Kaneko, Tomohiro Yamaguchi, Tohru Honda, Shizuo Fujita, Takeyoshi Onuma
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth and deep UV luminescent properties of rocksalt-structured ultra-wide bandgap MgZnO on MgO substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kaneko, Kyohei Ishii, Mizuki Ono, Kanta Kudo, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, Shizuo Fujita
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MgO薄膜のホモエピタキシャル成長および光学特性2019

    • 著者名/発表者名
      星翔馬, 工藤幹太, 尾沼猛儀, 本田徹, 金子健太郎, 藤田静雄
    • 学会等名
      2019年第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MgO単結晶の真空紫外線領域のカソードルミネセンススペクトル2019

    • 著者名/発表者名
      工藤幹太, 星翔馬, 小野瑞生, 藤原有基, 金子健太郎, 山口智広, 本田徹, 藤田静雄, 尾沼猛儀
    • 学会等名
      2019年第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Growth of rocksalt-structured MgZnO thin films and their optical properties2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, M. Ono, T. Onuma, K. Kaneko, S. Fujita
    • 学会等名
      60th Electronic Materials Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bandgap fluctuation in rocksalt-structured MgxZn1-xO alloys2018

    • 著者名/発表者名
      T. Onuma, M. Ono, K. Ishii, K. Kaneko, T. Yamaguchi, S. Fujita, T. Honda
    • 学会等名
      10th Int. Workshop Zinc Oxide and Other Oxide Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of rocksalt-structured MgZnO/MgO layered structures and their DUV light emission properties2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, M. Ono,T. Onuma, K. Kaneko, S. Fujita
    • 学会等名
      2018 Materials Research Society Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgxZn1-xOの吸収端の観測と電子状態計算2018

    • 著者名/発表者名
      尾沼猛儀, 小野瑞生, 石井恭平, 金子健太郎, 山口智広, 藤田静雄, 本田徹
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgxZn1-xOにおける深紫外線カソードルミネセンスの温度および励起密度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      小野瑞生, 石井恭平, 金子健太郎, 山口智広, 本田徹, 藤田静雄, 尾沼猛儀
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgZnO/MgO積層構造の作製と深紫外発光2018

    • 著者名/発表者名
      石井恭平, 小野瑞生, 尾沼猛儀, 金子健太郎, 藤田静雄
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of rocksalt-MgZnO/MgO layered structure and the characteristic of DUV light emission2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, M. Ono, T. Onuma, K. Kaneko, S. Fujita
    • 学会等名
      37th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgxZn1-xOの吸収端の観測と電子状態計算2018

    • 著者名/発表者名
      尾沼猛儀, 小野瑞生, 石井恭平, 金子健太郎, 山口智広, 藤田静雄, 本田徹
    • 学会等名
      2018年春季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgxZn1-xOにおける深紫外線カソードルミネセンスの温度および励起密度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      小野瑞生, 石井恭平, 金子健太郎, 山口智広, 本田徹, 藤田静雄, 尾沼猛儀
    • 学会等名
      2018年春季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 岩塩構造MgZnO薄膜の成長と光物性2018

    • 著者名/発表者名
      石井恭平, 小野瑞生, 内田貴之, 神野莉衣奈, 尾沼猛儀, 金子健太郎, 藤田静雄
    • 学会等名
      2018年春季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Growth of rocksalt-structured MgZnO thin films and their optical properties2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, M. Ono, T. Onuma, K. Kaneko, and S. Fujita
    • 学会等名
      60th Electronic Materials Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep-ultraviolet luminescence of rocksalt-structured MgxZn1-xO (x > 0.5) films on MgO substrates2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kaneko, K. Tsumura, K. Ishii, T. Onuma, T. Honda, S. Fujita
    • 学会等名
      18th Int. Conf. II-VI Compounds and Related Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deep-UV emission properties of rocksalt-structured MgxZn1-xO films grown on MgO (001) substrates2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ono, K. Ishii, T. Uchida, R. Jinno, K. Kaneko, T. Yamaguchi, T. Honda, S. Fujita, T. Onuma
    • 学会等名
      36th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Study on growth of high quality MgZnO films on MgO substrates for DUV light emission2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, T. Onuma, T. Uchida, R. Jinno, K. Kaneko, S. Fujita
    • 学会等名
      36th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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