| 研究課題/領域番号 |
22K04188
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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21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 化合物半導体 / 希土類元素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高い演色性を持つ新しい高効率白色発光ダイオードの実現を目指し、酸化物半導体に同時ドープされた希土類元素の励起機構の解明を目的としている。具体的には、パルスレーザー堆積法を用いて希土類元素Eu・ Er・ Tmを同時にドープした酸化ガリウム混晶膜の高品質成長技術を確立し、希土類原子周辺の局所構造、電子状態を解明する。また、シンクロトロン光による励起波長が可変なフォトルミネッセンス法を用いて、発光スペクトルと母体材料に取込まれた希土類原子の濃度、局所構造等との関係を明らかにし、演色性に優れた高効率白色発光実現のための共ドープ元素の制御方法の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高い演色性を持つ新しい高効率白色発光ダイオードの実現を目指し、ワイドギャップ酸化物半導体に同時ドープされた希土類元素の励起機構の解明を目的としている。具体的には、パルスレーザー堆積法を用いて赤・緑・青色発光を示す希土類元素Eu・ Er・ Tmを同時にドープしたGa2O3混晶膜の高品質成長技術を確立し、希土類原子周辺の局所構造、電子状態を解明する。また、シンクロトロン光による励起波長が可変なフォトルミネッセンス法を用いて、発光スペクトルと母体材料に取込まれた希土類原子の濃度、局所構造等との関係を明らかにし、希土類元素ドープ発光のエネルギー輸送機構を解明することにより、演色性に優れた高効率白色発光実現のための共ドープ元素の制御方法の確立を目指している。
令和５年度において、パルスレーザー堆積法を用いて、希土類元素ドープされた(AlGa)2O3薄膜を作製し、シンクロトロン光励起フォトルミネセンス法により評価した。得られた膜のバンドギャップは4.8～7.3eVの範囲内にあり、ターゲット内のAl濃度の変化によって制御可能であることが分かった。 Al 濃度の増加に伴い、膜のフォトルミネッセンス強度が増加することが観測され、バンドギャップの増加が希土類元素ドープ白色発光デバイスの発光効率向上につながる可能性が示唆された。これらの研究成果の一部は、国際論文誌ACS Applied Electronic Materials、Ceramics International、Japanese Journal of Applied Physicsに掲載された。また、The 12th Global Conference on Materials Science and Engineeringなどの国際会議において招待講演を行い、研究成果を発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
予定通り、希土類元素をドープした(AlGa)2O3薄膜の作製に成功し、シンクロトロン光励起フォトルミネセンス法を用いて得られた薄膜の発光強度のバンドギャップ依存性を明らかにした。研究はおおむね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで得られたデータを基に、希土類元素Eu,ErおよびTm共ドープ酸化物半導体の結晶膜を、サファイア基板上にパルスレーザー堆積法を用いて最適な成長条件で作製する。その後、シンクロトロン光励起フォトルミネッセンス法等を利用して、得られた結晶膜の発光スペクトルにおける励起波長依存性や温度依存性などを明らかにし、希土類原子発光に関連するエネルギー輸送機構を解明する。研究成果は、国際会議で発表し、国際的に影響力のある学術論文誌に掲載する。
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