| 研究課題/領域番号 |
20K04614
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
佐藤 祐一 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (70215862)
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| 研究分担者 |
齋藤 嘉一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10302259)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 半導体 / 窒化物半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高性能・高信頼性の発光デバイス用半導体として定評のあるⅢ族窒化物半導体に関して，その形成に通常用いられる単結晶基板ではなく，高品質結晶は通常は得られにくいが，大面積・低コストなどの利点を有する非単結晶基板を用い，その高品質ナノ柱状結晶を形成する技術を開発する。
また，それにより，Ⅲ族窒化物半導体による新規大面積面状発光デバイスの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
これまで高性能・高信頼性を有するⅢ族窒化物半導体によるデバイスの新たな展開を探るため、通常用いられる単結晶基板ではなく、各種の非単結晶基板を用いてデバイス形成を試みてきている。そうした中で低コストで大面積化や低抵抗化が可能と考えられるカーボン系や多結晶シリコン系のウェハを基板として当該半導体のナノ柱状結晶群をそれらの上に形成し、これによるLED構造を形成してそれらの発光特性を評価している。多結晶シリコンウェハは単結晶ウェハと同様にその表面を鏡面研磨することが容易であり、優れた表面状態を有する基板として用いることが可能である。一方、カーボン系の基板はグラッシー系のウェハも存在するが、一般的にはその表面を鏡面状態とすることが難しく、ある程度の表面粗さは存在する。
これらの基板上に形成した各柱状LED群をより詳細に評価し、発光特性に関する課題の抽出を行ってきた。多結晶シリコンの場合には表面が鏡面であっても、その基板の製造プロセスにより結晶ドメインの存在が避けられず、発光分布特性にもその影響が及んでいることを確認した。加えて、面内の各柱状結晶の発光波長に分布があることも確認された。カーボン系ウェハを基板とした場合には、柱状結晶群によるLED構造であるが故に表面粗さのある基板上であっても発光が得られることが確認されたが、面内での発光の不連続性の軽減が必要であることを確認した。これらの課題は実用化に向けて解決されるべき項目である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
各種非単結晶基板上への当該半導体によるLED形成は可能であることに間違いがないが、面内の発光波長分布の存在や、非単結晶基板特有の不均質性などの影響が面内の発光分布特性に現れていることが研究を進めていく上で明確化されてきており、これらへの対処に関する検討を並行して行う必要があったことによる。
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| 今後の研究の推進方策 |
多結晶シリコンウェハを基板とした場合には鏡面研磨したものを用いた場合でも結晶ドメインの影響が面内発光分布特性に現れているため、この現象が発現する要因を詳細に解析する。また、面内の各柱状結晶の発光波長分布についても詳細に解析する。
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