| 研究領域 | 特異構造の結晶科学：完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス |
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| 研究課題/領域番号 |
16H06416
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
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| 研究分担者 |
竹内 哲也 名城大学, 理工学部, 教授 (10583817)
岩谷 素顕 名城大学, 理工学部, 准教授 (40367735)
本田 善央 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60362274)
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| 研究期間 (年度) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | GaN / ナノワイヤ / 半導体発光材料 / LED / 半導体レーザー / 結晶成長 / ポーラス結晶 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では，本研究グループがこれまで開拓を行ってきた窒化物半導体によるマルチスケール特異構造の作製機構を理解し学問的に発展させ、さらには新機能デ バイスの創出を目指す。現在、窒化物系量子殻・ナノワイヤ結晶の作製と成長機構の理解、サブナノスケールのポーラスSiC結晶の作製と不純物レベル間の光物性評価、X線その場観 察を利用したヘテロ接合形成時の界面特異構造の形成機構解明、GaN基板内のグロースピット等、多次元かつマルチスケールの特異構造の作製と その形成メカニズ ムの解明、また光物性制御に関する研究を推進中である。現在までに、2019年度には、ナノワイヤ上に成長したGaInN系量子殻にAlGaN下地殻を挿入することによる、点欠陥のトラップと量子殻の発光効率の明確な向上の実現、p-GaN殻の形状制御、さらに量子殻への均一な電流注入を可能とするトンネル接合、n-GaN電流拡散層による埋め込み成長が可能となった。以上の結晶成長技術の進展によって、量子殻LEDにおいて電流リークのない電流―電圧特性が初めて実現できたことが大きな成果である。他方、未だp-GaN殻中のアクセプタの再不活性化により、低電圧動作が実現していないという課題が残されており、2020年度にこれを解決しなければならない。ポーラスSiCにおいては、高濃度のNおよびBをドープした蛍光SiCの陽極酸化条件を見直し、ポーラス層からの短波長発光が確認できるところまで進展が見られた。X線その場観察とGaN基板については、現在中断中で、2020年度の再開を目指している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
GaN系ナノワイヤ・量子殻の結晶成長に関する研究において、多くの結晶メカニズムへの理解、デバイス応用による性能確認が進み、高性能デバイスへの応用の可能性が見えてきた。また、ナノワイヤに関する10編の論文掲載等、多くの研究成果を挙げることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
ナノワイヤ・量子殻に関しては、p-GaN殻中のアクセプタの再不活性化を抑制できる手法を見出し、低抵抗で均一な電流注入を実現する。トンネル接合・n-GaN埋め込み成長初期の最適な結晶条件（例えば極低温成長など）を再検討して、この目標を達成する予定である。ポーラスSiCに関しては、高濃度不純物を持つ蛍光SiCを用いて高効率、高演色の白色光生成を実現する。陽極酸化プロセスとパッシベーション技術の検討を行いたい。X線その晩観察は、高品質AlGaNテンプレート上低転位AlGaN層成長機構解明に応用し、初期三次元成長プロセスの理解を進める。
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