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高輝度フェムト秒集束電子線発生によるワイドキャップ半導体の時空間同時分解計測開発

研究課題

研究課題/領域番号 23656206
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

秩父 重英  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80266907)

連携研究者 羽豆 耕治  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30367057)
研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード電気・電子材料 / 高輝度フェムト秒収束電子線 / ワイドバンドギャップ半導体 / 時間空間同時分解計測 / 結晶評価
研究概要

半導体微細構造においてナノメートル領域で起きる発光過程の動的観測を行うには、サブマイクロメートル台の空間分解能とピコ秒台の時間分解能を同時に実現するスペクトロスコピーが必要となる。本研究では、禁制帯幅が広い材料にもキャリアを励起可能であるが発生が困難であったフェムト秒~ピコ秒パルス電子線の高強度発生に成功して上記要求を満たす時間・空間同時分解カソードルミネッセンス(STRCL)計測装置を構築・確立し、GaN、AlN、高AlNモル分率AlGaN混晶の局所発光ダイナミクス計測を行ってカチオン空孔密度と非輻射再結合寿命、不純物総量と低温の輻射再結合寿命に強い相関があることを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (29件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Impacts ofSi-doping and resultant cation vacancy formation on the luminescence dynamics for the near-band-edge emission of Al_<0.6>Ga_<0.4>N films grown on AlN templates by metalorganic vapor phase epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, H. Miyake, Y. Ishikawa, M. Tashiro, T. Ohtomo, K. Furusawa, K. Hazu, K. Hiramatsu, and A. Uedono
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: Vo. 113

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, K. Hazu, K. Furusawa, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, and A. Uedono
    • 雑誌名

      Electrochemical Society Transactions

      巻: Vol. 50, No.42 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved luminescence studies on AlN and high AlN mole fraction AlGaN alloys2013

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, T. Onuma, K. Hazu, and A. Uedono
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c)

      巻: 10 号: 3 ページ: 501-506

    • DOI

      10.1002/pssc.201200676

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local lifetime and luminescence efficiency for the near-band-edge emission of freestanding GaN substrates determined using spatio-time-resolved cathodoluminescence2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikawa, M. Tashiro, K. Hazu, K. Furusawa, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, and S. F. Chichibu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 101 号: 21 ページ: 2121061-4

    • DOI

      10.1063/1.4767357

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond-laser-driven photoelectron-gun for time-resolved cathodoluminescence measurement of GaN2012

    • 著者名/発表者名
      T.Onuma, Y.Kagamitani, K.Hazu, T.Ishiguro, T.Fukuda, S.F.Chichibu
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 83 号: 4 ページ: 0439051-7

    • DOI

      10.1063/1.3701368

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advantages and remaining issues of state-of-the-art m-plane freestanding GaN substrates grown by halide vapor phase epitaxy for m-plane InGaN epitaxial growth2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, M. Kagaya, P. Corfdir, J. D. Ganiere, B. Deveaud-Pledran, N. Grandjean, S. Kubo, and K. Fujito
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology

      巻: Vol. 27,024008 号: 2 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1088/0268-1242/27/2/024008

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collateral evidence for an excellent radiative performance of Al_xGa_<1-x>N alloy films of high AlN mole fractions2011

    • 著者名/発表者名
      S.F.Chichibu, K.Hazu, T.Onuma, A.Uedono
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 号: 5 ページ: 0519021-3

    • DOI

      10.1063/1.3615681

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ワイドバンドギャップ半導体の新機能出現と時間空間分解分光計測2011

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション (特集)

      巻: 24 ページ: 273-276

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 高輝度表面入射型パルス電子銃を搭載した時間空間分解カソードルミネッセンス装置によるHVPE成長GaN基板の評価2013

    • 著者名/発表者名
      石川陽一,古澤健太郎,田代公則,羽豆耕治,長尾哲,池田宏隆,藤戸健史,秩父重英
    • 学会等名
      2013年春季応用物理学会(30p-G21-3)
    • 発表場所
      神奈川工業大学,神奈川県
    • 年月日
      2013-03-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Impacts of point defects on the photoluminescence lifetime of Si-doped Al_<0.6>Ga_<0.4>N epilayers grown on an AlN template2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, K. Hazu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, H. Miyake, K. Hiramatsu, and A. Uedono
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo,Japan
    • 年月日
      2012-10-17
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, K. Hazu, M. Tashiro, K. Furusawa, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, and A. Uedono
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME 2012), Session J3: Materials for Solid State Lighting, Hawaii Convention Center
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2012-10-08
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 表面入射型パルス光電子銃を搭載した時間空間分解カソードルミネッセンス装置によるワイドバンドギャップ半導体の評価2012

    • 著者名/発表者名
      古澤健太郎,石川陽一,田代公則,羽豆耕治,秩父重英
    • 学会等名
      2012年秋季応用物理学会(12p-H10-21)
    • 発表場所
      愛媛大学,愛媛県
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence study using a femtosecond focused electron beam on freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, K. Hazu, K. Furusawa, S. Nagao, K. Fujito, and A. Uedono
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2012)
    • 発表場所
      Santa Barbara, CA, USA
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Timeresolved luminescence studies on AlN and high AlN mole fraction AlGaN alloys, 招 待講演2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu and A. Uedono
    • 学会等名
      The Fourth International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-4)
    • 発表場所
      St. Petersburg, Russia
    • 年月日
      2012-07-18
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] III-V族窒化物半導体の欠陥評価最前線2012

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,上殿明良
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第148回研究集会
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪国際会議場),大阪府,招待講演
    • 年月日
      2012-06-14
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Advantages and issues of m-plane freestanding GaN substrates grown by halide vapor phase epitaxy for InGaN and AlGaN epitaxial growth, 招待講演2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, K. Hazu, P. Corfdir, J.-D. Ganiere, B. Deveaud-Pledran, N. Grandjean, S. Kubo, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, K. Shimoyama, and A. Uedono
    • 学会等名
      German Physical Society (DPG) Spring Meeting, Technical University of Berlin
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Advantages and issues of m-plane freestanding GaN substrates grown by halide vapor phase epitaxy for InGaN and AlGaN epitaxial growth2012

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, K. Hazu, P. Corfdir, J. -D. Ganiere, B. Deveaud-Pledran, N. Grandjean, S. Kubo, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, K. Shimoyama, and A. Uedono
    • 学会等名
      German Physical Society (DPG) Spring Meeting(招待講演)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒パルス電子線発生とワイドギャップ半導体の評価2012

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治,石川陽一,古澤健太郎,上殿明良
    • 学会等名
      2012年春季応用物理学会(招待講演)
    • 発表場所
      早稲田大学,東京
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 高AlNモル分率AlGaN混晶薄膜の時間分解PL/CL評価2012

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治,尾沼猛儀,上殿明良
    • 学会等名
      2012年春季応用物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京都
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 時空間同時分解カソードルミネッセンス法によるIII族窒化物半導体評価(2) - HVPE成長GaN基板(2) -2012

    • 著者名/発表者名
      石川陽一,羽豆耕治,田代公則,松本創,藤戸健史,下山謙司,秩父重英
    • 学会等名
      2012年春季応用物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京都
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Time-resolved photoluminescence and time-resolved cathodoluminescence studies on AlN andhigh AlN mole fraction AlGaN alloys, 招待講演2011

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, T. Onuma, K. Hazu, T. Sota, and A. Uedono
    • 学会等名
      European Materials Research Society, 2011 Spring Meeting
    • 発表場所
      Session F, Nice, France
    • 年月日
      2011-05-10
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Time-resolved photoluminescence and time-resolved cathodoluminescence studies on AlN and high AlN mole fraction AlGaN alloys2011

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, T. Onuma, K. Hazu, T. Sota, and A. Uedono
    • 学会等名
      European Materials Research Society, 2011 Spring Meeting(招待講演)
    • 発表場所
      Nice, France
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence study on a freestanding GaN substrate grown by halide vapor phase epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikawa, K. Hazu, H. Matsumoto, K. Suzaki, K. Fujito, S. Nagao, M. Shigeiwa, and S. F. Chichibu
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-9)
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Time-resolved photoluminescence and time-resolved cathodoluminescence studies on AlN and high AlN mole fraction AlGaN alloys2011

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, T. Onuma, K. Hazu, T. Sota, and A. Uedono
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-9)
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒パルス電子線を用いた窒化物半導体の時間・空間分解カソードルミネッセンス計測2011

    • 著者名/発表者名
      秩父重英
    • 学会等名
      多元系機能性材料研究会平成23年度年末講演会
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛県
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] AlNエピタキシャル薄膜の発光寿命と点欠陥他の関係について2011

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治,尾沼猛儀,上殿明良
    • 学会等名
      2011年秋季応用物理学会
    • 発表場所
      山形大学, 山形県
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 時空間同時分解カソードルミネッセンス法によるIII族窒化物半導体評価(1) - HVPE成長GaN基板2011

    • 著者名/発表者名
      石川陽一,羽豆耕治,松本創,藤戸健史,下山謙司,秩父重英
    • 学会等名
      2011年秋季応用物理学会
    • 発表場所
      山形大学, 山形県
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Time-resolved luminescence studies on AlN and high AlN mole fraction AlGaN alloys

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu and A. Uedono
    • 学会等名
      The Fourth International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-4)
    • 発表場所
      St. Petersburg, Russia
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, K. Hazu, M. Tashiro, K. Furusawa, H. Namita, S. Nagao, K. Fujito, and A. Uedono
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME 2012), ECS222nd
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] III-V族窒化物半導体の欠陥評価最前線

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,上殿明良
    • 学会等名
      応用物理学会 シリコンテクノロジー分科会 第148回研究集会
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪国際会議場)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Local carrier dynamics in freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy studied using the spatio-time-resolved cathodoluminescence technique

    • 著者名/発表者名
      K. Furusawa, Y. Ishikawa, M. Tashiro, K. Hazu, S. Nagao, K. Fujito, A. Uedono, and S. F. Chichibu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Impacts of point defects on the photoluminescence lifetime of Si-doped Al0.6Ga0.4N epilayers grown on an AlN template

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, K. Hazu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, H. Miyake, K. Hiramatsu, and A. Uedono
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 表面入射型パルス光電子銃を搭載した時間空間分解カソードルミネッセンス装置によるワイドバンドギャップ半導体の評価

    • 著者名/発表者名
      古澤健太郎,石川陽一,田代公則,羽豆耕治,秩父重英
    • 学会等名
      2012年秋季応用物理学会
    • 発表場所
      愛媛大学,愛媛県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] m面GaN基板上にNH3-MBE成長したAl0.25Ga0.75Nの時間空間分解CL評価-GaN基板のチルトモゼイクが発光特性に及ぼす影響-

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治,石川陽一,田代公則,古澤健太郎,長尾哲,藤戸健史
    • 学会等名
      2012年秋季応用物理学会
    • 発表場所
      愛媛大学,愛媛県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 六方晶BN微結晶の時間・空間分解カソードルミネッセンス評価

    • 著者名/発表者名
      石川陽一,田代公則,羽豆耕治,古澤健太郎,小南裕子,原和彦,秩父重英
    • 学会等名
      2012年秋季応用物理学会
    • 発表場所
      愛媛大学,愛媛県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Si添加Al0.6Ga0.4N混晶薄膜の時間分解カソードルミネッセンス評価

    • 著者名/発表者名
      羽豆耕治,石川陽一,田代公則,古澤健太郎,三宅秀人,平松和政,上殿明良,秩父重英
    • 学会等名
      2013年春季応用物理学会
    • 発表場所
      神奈川工大, 神奈川県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高輝度表面入射型パルス電子銃を搭載した時間空間分解カソードルミネッセンス装置によるHVPE成長GaN基板の評価

    • 著者名/発表者名
      石川陽一,古澤健太郎,田代公則,羽豆耕治,長尾哲,池田宏隆,藤戸健史,秩父重英
    • 学会等名
      2013年春季応用物理学会
    • 発表場所
      神奈川工大, 神奈川県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 「ワイドバンドギャップ半導体の新機能出現と時間空間分解分光計測」2011

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,羽豆耕治
    • 出版者
      マテリアルインテグレーション(特集:地域と世界に貢献する東北大学多元物質科学研究所)、第24巻,4,5月号
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [備考] (1)国立大学法人東北大学産学連携推進本部「産学連携ものがたり」(2012年4月)p.26-27にSTRCL概念図等を掲載

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [備考] (2)フェムト秒パルス電子線を用いたAlN・AlGaNの時間分解分光評価結果に関して2012年7月にSt.Petersburgで開催された第4回窒化物半導体結晶成長国際会議(ISGN-4)の招待講演で紹介した内容を表す図表が、会議のProceedingsであるPhysica Status Solidi(c)10(2013).の表紙に選定された。

    • URL

      http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssc.201390004/abstract

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/chichibu/Ronbun.html

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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