| 研究課題/領域番号 |
19K22147
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
菊池 昭彦 上智大学, 理工学部, 教授 (90266073)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 有機単結晶 / 結晶成長 / 分子ドーピング / 光デバイス / 有機無機複合デバイス / 静電塗布 / 窒化物半導体 / ナノ光構造 / 有機半導体 / 分子ドープ / 誘導放出 / 波長変換 / ナノ流路 / 有機無機複合光デバイス / 集積型RGB光源 / ナノ構造 / 分布ブラッグ反射 / DBR / 水素雰囲気異方性熱エッチング / HEATE / 非晶質膜 / 溶融固化膜 / GaN |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、分子ドープ有機単結晶を活性層とし、無機半導体を電流注入層に用いて高電流密度でも動作可能な高輝度LEDやレーザを実現し得る新規ハイブリッド光デバイス技術の開発を行う。独自技術である不揮発性溶媒薄膜と静電塗布を組合わせた有機半導体薄膜単結晶成長技術やマイクロギャップ昇華法を用いて分子ドープ有機単結晶を成長し、高発光効率を実現可能なホストとドーパントの組合せを探索する。無機半導体のバンドギャップを階段状に広げる多段構造、自己配列双極子分子を組合わせた多重中間層技術、独自の窒化物半導体無損傷ナノ加工技術で作製するGaN系フォトニック結晶構造などを導入し、デバイス化技術を検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、分子ドープした有機半導体単結晶と無機半導体によるハイブリッド光デバイス技術の開発を目指し (1) 静電塗布と低蒸気圧薄膜を用いる板状有機単結晶の面内ドーピング制御技術の開発、(2) 有機単結晶への共ドーピングと発光増強現象におけるエネルギー移動機構の理解、(3) マイクロギャップ昇華法による有機(BP3T)/無機(GaN)複合型LEDの作製、(4) 単結晶および非晶質有機半導体の誘導放出特性と光劣化特性、(5) 有機無機ハイブリッドペロブスカイト単結晶アレイの作製、(6) 有機無機複合型ナノ構造集積光デバイス基盤技術の開発、などの成果を得て有機単結晶デバイスの可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、デバイス応用に適した薄板状有機単結晶の成長や分子ドーピングに適用可能な新しい結晶成長技術が複数提案され、分子ドーピングの面内プロファイル制御や、アシストドーパントによる発光増強効果、有機単結晶が非晶質膜に比べASE閾値や光劣化耐性に優れることなどの実証を行い、有機単結晶と分子ドーピングに関する多様な新しい知見を得たことに大きな学術的意義を有する。また、有機半導体単結晶と分子ドーピング技術、無機半導体ナノ構造を組み合せた新しい高機能性光デバイスの可能性を示したことに社会的意義を有するといえる。
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