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表面活性化接合を用いたp型ダイヤモンド/n型AlGaNヘテロ構造紫外発光素子

研究課題

研究課題/領域番号 17H06762
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関三重大学

研究代表者

林 侑介  三重大学, 地域イノベーション学研究科, 助教 (00800484)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードダイヤモンド / AlGaN / AlN / 深紫外 / ウェハ接合 / 表面活性化接合
研究成果の概要

AlGaN/ダイヤモンドのウェハ接合の実現を目指し、両面スパッタによる反り制御技術を開発した。サファイア基板の表面と裏面にAlNを成膜することで熱応力を抑制し、反り量の制御に成功した。デバイス応用においても、LED構造を含むAlGaN側の反り量を大幅に抑制することが可能である。さらに、AlN/サファイアテンプレートを用いたウェハ接合に取り組み、2インチウェハにおける接合に成功した。さらに透過率スペクトルは数値計算とよく一致することから接合界面におけるバンドテイリングや光吸収は十分抑制されていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

紫外波長のレーザダイオードはフォトリソグラフィや医療用途への応用が期待されているが、UV-C波長(200~280 nm)では電流注入型のレーザダイオードは実現されていない。本成果はAlGaN系発光層上にp型ダイヤモンドを接合するための基盤技術であり、深紫外発光素子における課題解決に大きく貢献することが期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 19件、 招待講演 7件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Curvature-Controllable and Crack-Free AlN/Sapphire Templates Fabricated by Sputtering and High-Temperature Annealing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Tanigawa, K. Uesugi, K. Shojiki, and H. Miyake
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 512 ページ: 131-135

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2019.02.026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarity inversion of aluminum nitride by direct wafer bonding2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, Y; Katayama, R; Akiyama, T; Ito, T; Miyake, H
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS EXPRESS

      巻: 11 号: 3 ページ: 31003-31003

    • DOI

      10.7567/apex.11.031003

    • NAID

      210000136117

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of Ultra Compact Plasmonic Modulator with Metal-Taper Structure Embedded in Furan-Thiophene Chromatophore Electro-Optic Polymer2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Hojo, Tomohiro Amemiya, Kazuto Itou, Zhichen Gu, Chiyumi Yamada, Toshiki Yamada, Junichi Suzuki, Yuusuke Hayashi, Nobuhiko Nishiyama, Akira Otomo, Shigehisa Arai
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: vol.56 号: 8 ページ: 2053-2059

    • DOI

      10.1364/ao.56.002053

    • NAID

      40020992145

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction of AlInAs-oxide Current Confinement Structure into GaInAsP/SOI Hybrid Fabry-Perot Laser2017

    • 著者名/発表者名
      Junichi Suzuki, Yusuke Hayashi, Satoshi Inoue, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, Shigehisa Arai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 6 ページ: 62103-62103

    • DOI

      10.7567/jjap.56.062103

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High-Temperature Annealing of Sputter-Deposited AlN on Diamond Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Shirato, Y. Hayashi, K. Uesugi, K. Shojiki, and H. Miyake,
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019 (CSW 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of c-AlN/a-Sapphire Templates by Sputtering and High-Temperature Annealing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Fujikawa, K. Uesugi, K. Shojiki, and H. Miyake
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019 (CSW 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bowing Control of Sputtered AlN Caused by High Temperature Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Tanigawa, K. Shojiki, and H. Miyake
    • 学会等名
      19th International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE XIX)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温アニールで生じるスパッタAlNの反り制御2018

    • 著者名/発表者名
      林侑介、谷川健太朗、正直花奈子、三宅秀人
    • 学会等名
      第65回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 原子的に平坦なステップテラス構造を有するAlNホモエピタキシャル成長2018

    • 著者名/発表者名
      正直 花奈子、河合 祥也、林 侑介、三宅 秀人
    • 学会等名
      第65回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 表面活性化接合と Si 基板剥離による GaN 極性反転構造の作製2018

    • 著者名/発表者名
      小野寺卓也、上向井正裕、髙橋一矢、岩谷素顕、赤﨑勇、林侑介、三宅秀人、久志本真希、鄭惠貞、本田善央、天野浩、片山竜二
    • 学会等名
      第65回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ZrO2/ AlN 積層導波路を用いた深紫外第二高調発生デバイスの設計2018

    • 著者名/発表者名
      山口修平、上向井 正裕、髙橋一矢、岩谷素顕、赤﨑勇、林侑介、三宅秀人、山田智也、藤原康文、片山竜二
    • 学会等名
      第65回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] III-V/Si Low Temperature Direct Bonding Technology for Photonic Device Integration on SOI2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nishiyama, Y. Hayashi, J. Suzuki, and S. Arai
    • 学会等名
      Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM2017)
    • 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] N2-Plasma Activated Bonding for GaInAsP/SOI Hybrid Lasers2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nishiyama, Y. Hayashi, J. Suzuki, and S. Arai
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2017)
    • 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] Fabrication of high-quality AlN template by high temperature annealing for UV devices2017

    • 著者名/発表者名
      H. Miyake, Y. Hayashi, S. Xiao, and K. Hiramatsu
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS2017)
    • 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] High-Quality AlN films via Face-to-Face annealing and Its Applications for Second Harmonic Generation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, and H. Miyake
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Advanced Electromaterials (ICAE 2017)
    • 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] サファイア基板上AlNテンプレートの高温アニール2017

    • 著者名/発表者名
      三宅秀人、林侑介、肖世玉
    • 学会等名
      第46回日本結晶成長学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of high-quality AlN template by high-temperature annealing for deep-ultraviolet optical devices2017

    • 著者名/発表者名
      H. Miyake, S. Xiao, Y. Hayashi, and K. Hiramatsu
    • 学会等名
      2017 International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD2017)
    • 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] High-temperature annealing of AlN on sapphire using face-to-face method2017

    • 著者名/発表者名
      H. Miyake, Y. Hayashi, S. Xiao, and K. Hiramatsu
    • 学会等名
      SPIE OPTO Gallium Nitride Materials and Devices XIII
    • 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] Double Taper-type Mode Convertor for Direct Bonded III-V/SOI Hybrid Photonic Devices2017

    • 著者名/発表者名
      S. Inoue, Y. Hayashi, J. Suzuki, K. Ito, K. Nagasaka, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Optical-mode Converter between III-V/SOI Hybrid Devices2017

    • 著者名/発表者名
      J. Suzuki, K. Ito, Y. Hayashi, S. Inoue, K. Nagasaka, N. Nishiyama, and S. Arai
    • 学会等名
      Int. Conf. on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High temperature face-to-face annealing of AlN films grown by MOVPE2017

    • 著者名/発表者名
      S. Okada, S. Tanaka, Y. Hayashi, H. Miyake, and K. Hiramatsu
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Regional Innovation Studies (IWRIS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] reparation of high-quality a-plane AlN on r-plane sapphire using sputtering and annealing method2017

    • 著者名/発表者名
      R. Fukuta, Y. Yamaki, Y. Hayashi, H. Miyake, and K. Hiramatsu
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Regional Innovation Studies (IWRIS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Surface-Activated Wafer Bonding Method of AlN, GaN and LiNbO32017

    • 著者名/発表者名
      T. Onodera, M. Uemukai, K. Takahashi, M. Iwaya, I. Akasaki, Y. Hayashi, H. Miyake, and R. Katayama
    • 学会等名
      36th Electronic Materials Symposium (EMS-36)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarity inversion of AlN fabricated by wafer bonding and its atomic arrangement models2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, H. Miyake, K. Hiramatsu, T. Akiyama, T. Ito, R. Katayama
    • 学会等名
      36th Electronic Materials Symposium (EMS-36)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of polarity-inverted multilayer AlN waveguide for deep UV second harmonic generation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamaguchi, M. Uemukai, K. Takahashi, M. Iwaya, I. Akasaki, Y. Hayashi, H. Miyake, T. Yamada, Y. Fujiwara, and R. Katayama
    • 学会等名
      36th Electronic Materials Symposium (EMS-36)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compositional modulation for high AlN mole fraction AlxGa1-xN multiple quantum wells to enhance overlap integral of carrier wavefunctions2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kojima, Y. Hayashi, K. Hiramatsu, H. Miyake, and S. F. Chichibu
    • 学会等名
      2017 International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Abrupt Polarity Inversion of AlN for Second Harmonics Generation in DUV Region2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, H. Miyake, K. Hiramatsu, T. Akiyama, T. Ito, R. Katayama
    • 学会等名
      2017 International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Surface-Activated Wafer Bonding Method of AlN, GaN and LiNbO32017

    • 著者名/発表者名
      T. Onodera, M. Uemukai, K. Takahashi, M. Iwaya, I. Akasaki, Y. Hayashi, H. Miyake, and R. Katayama
    • 学会等名
      2017 International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Face to Face アニールによるAlN分極反転構造の作製と評価2017

    • 著者名/発表者名
      林侑介、三宅秀人、平松和政、片山竜二
    • 学会等名
      第9回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二次組成変調によって電子・正孔波動関数の重なり積分を増強させたc面AlGaN多重量子井戸の発光特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      小島一信、林侑介、三宅 秀人、平松和政、秩父重英
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ法で成膜したr面サファイア基板上a面AlNの高品質化2017

    • 著者名/発表者名
      福田涼、山木佑太、林侑介、三宅秀人、平松和政
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多層光回路に向けた曲線テーパ型層間結合器の設計2017

    • 著者名/発表者名
      伊東憲人、西山伸彦、林侑介、鈴木純一、雨宮智宏、荒井滋久
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] AlN・GaN・LiNbO3の表面活性化ウエハ接合技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小野寺卓也、上向井正裕、髙橋一矢、岩谷素顕、赤﨑勇、林侑介、三宅秀人、片山竜二
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極性反転積層AlN光導波路を用いた波長変換デバイスの設計2017

    • 著者名/発表者名
      山口修平、上向井正裕、髙橋一矢、岩谷素顕、赤﨑勇、林侑介、三宅秀人、山田智也、藤原康文、片山竜二
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 疑似位相整合SHGに向けたFace to FaceアニールによるAlN分極反転構造の作製2017

    • 著者名/発表者名
      林侑介、三宅秀人、平松和政、片山竜二
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法によるAlN膜のface-to-faceアニール2017

    • 著者名/発表者名
      田中襲一、岡田俊祐、林侑介、三宅秀人、平松和政
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ法AlN基板へのMOVPE法によるホモ成長2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤涼、林侑介、三宅秀人、平松和政
    • 学会等名
      レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Face to Face法アニールによる AlN極性反転構造の作製と疑似位相整合 SHGへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      林侑介、三宅秀人、平松和政、秋山亨、伊藤智徳、片山竜二
    • 学会等名
      レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Face to Face 高温アニールで生じるAlN膜内歪みの定量的評価2017

    • 著者名/発表者名
      谷川健太朗、鈴木涼矢、岩山章、林侑介、三宅秀人、平松和政
    • 学会等名
      第46回日本結晶成長学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 三重大学 オプトエレクトロニクス研究室 ホームページ

    • URL

      http://www.opt.elec.mie-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 三重大学 オプトエレクトロニクス研究室

    • URL

      http://www.opt.elec.mie-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化物半導体基板及び光半導体デバイス2019

    • 発明者名
      林侑介, 三宅秀人
    • 権利者名
      林侑介, 三宅秀人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-037838
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化物半導体基板の製造方法および窒化物半導体基板2018

    • 発明者名
      林侑介, 三宅秀人
    • 権利者名
      林侑介, 三宅秀人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-164953
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化物半導体基板、窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板の製造装置及び窒化物半導体デバイス2017

    • 発明者名
      林侑介、三宅秀人、片山竜二
    • 権利者名
      三重大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 基板および基板の製造方法2017

    • 発明者名
      林侑介、三宅秀人
    • 権利者名
      三重大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-08-25   更新日: 2021-02-19  

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