| 研究課題/領域番号 |
19J11599
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松田 祥伸 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 多色発光LED / 有機金属気相成長法 / 三次元構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，独自に見出した窒化物半導体のマイクロ構造を基礎として，高効率な多色発光LEDの開発を目指す．本構造は，異なる結晶面から成るマイクロオーダーの微細構造を活用して多色発光特性が実現され，蛍光体フリーな白色LEDとしても期待される．しかし．従来構造は，格子歪に起因したピエゾ分極によって発光効率が著しく低下する(0001)極性面を有している．申請者はこれまで，このピエゾ分極の問題を回避できる(0001)極性面フリーな微細構造の作製方法を独自に見出してきた．本研究では，この新規構造のLEDデバイス完成を目標に，結晶成長，光物性評価，構造評価，さらにはデバイスプロセス技術の検討を行う．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，極性面フリーな縦型三次元LEDの結晶成長からデバイス特性評価までを包括的に研究し，物理限界の効率で任意の混合色を合成できるオール半導体LED実現への指針を得ることが目的である．当該年度において，極性面フリーな三次元LEDの作製条件の確立と，その基本的なデバイス特性を評価することを目指した．
始めに，LED構造の結晶成長条件について，p型層のドーピング条件の最適化を行った．初期検討において，本研究で用いる(-1-12-2)半極性面には，従来のc面基板上のp型ドーピング条件を適用出来ないことが明らかになったためである．(-1-12-2)平坦膜LED構造をベースに，Mgドーパントの流量および成長圧力を適切に制御することにより，ドーピング条件を確立した．また，この条件を三次元LED構造に適用し，ファセット面上でのpn接合の形成を確認した．また，電極形成プロセスについて，従来の平坦膜と同様のプロセス条件を適用したところ，三次元構造特有の電極分離の問題が確認されたため，最適化によって電極分離が回避できるプロセス条件を確立した．
以上の検討の後，極性面フリーな縦型三次元LEDを作製し，デバイス特性を室温下で評価した．結果として，各ファセット面の異なる発光色に起因した多色発光特性が，電流注入条件で確認された．また，通常の(-1-12-2)平坦膜LEDに特性は劣るものの，良好な整流性も確認された．よって，LED動作に十分なドーピング条件を確立出来た．また，追加の検討として，異なる三次元形状の混合による発光スペクトル制御を試みた結果，所望の発光スペクトル変調が確認され，極性面フリーな三次元LEDにおける発光スペクトル制御性が実証された．
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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