1998 年度実績報告書

高効率・高安定シリコンLEDの開発と光集積化

研究課題

研究課題/領域番号	10355015
研究機関	東京農工大学
研究代表者	越田信義東京農工大学, 工学部, 教授 (50143631)
研究分担者	小山英樹東京農工大学, 工学部, 助手 (40234918) 菰田卓哉松下電工(株), 研究所, 主査技師須田良幸東京農工大学, 工学部, 助教授 (10226582)
キーワード	ポーラスシリコン / シリコンナノクリスタル / 量子閉じ込め効果 / 可視発光 / シリコン発光ダイオード / 量子効率 / 光導波路 / シリコン光集積
研究概要	シリコン発光ダイオードの高効率化・安定化を実現し、モノリシック光集積化の基盤を固めることをめざして研究を行った。初年度において得られた主な成果を以下にまとめる。 1 シリコンLEDの高効率化と安定化シリコンに陽極酸化処理を施したポーラスシリコン(PS)層を電気化学的に酸化し、発光性ナノクリスタルの増大とリーク電流の減少を同時に実現する手法を開発した。その結果、赤色帯エレクトロルミネセンスの外部量子効率が1.1%というこれまでにないトップデータを報告した。これにより、実用的な効率の発光素子実現の見通しが得られた。 2 酸化処理なしの発光波長制御自然酸化や熱酸化によらずに,陽極酸化直後の光照射エッチングによって制御される緑・青色発光試料においても単結晶のバンド分散が保持されていること、それらの発光効率が表面終端に敏感であることがわかった。 3 ナノクリスタルの新規機能の発見発光に関連して、非線形光学応答、双安定不揮発メモリ、弾道電子放出、熱音響効果による超音波発生など、量子サイズ系に特有と思われる機能を見いだすことができた。これらはナノシリコンの多様な応用展開を期待させる。 4 光集積の要素技術 3次元埋め込み形PS光導波路を設計・試作し、伝送損失などを評価した。屈折率コントラストの高いコア・クラッド構造を形成できることから、通常では困難な曲がり導波路を作製できることを確認した。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Y.Suda,K.Obata,and N.Koshida: "Band dispersions in photoluminescent porous Si" Phys.Rev.Lett.80. 3559-3562 (1998)
[文献書誌] B.Gelloz,T.Nakagawa,and N.Koshida: "Enhancing the external quantum efficiency of porous silicon LEDs beyond 1% by a post-anodization electrochemical oxidation" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)
[文献書誌] H.Mizuno and N.Koshida: "Enhancement in efficiency and stability of oxide-free blue emission from porous silicon by surface passivation" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)
[文献書誌] B.Gelloz,T.Nakagawa,and N.Koshida: "Enhancement of the quantum efficiency and stability of electroluminescence from porous silicon by anodic passivation." Appl.Phys.Lett.73. 2021-2023 (1998)
[文献書誌] N.Koshida,T.Nakajima,M.Yoshiyama,K.Ueno.T.Nakagawa,and H.Shinoda: "Ultrasound emission from porous silicon: Efficient thermo-acoustic function as a depleted nanocrystalline system" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)
[文献書誌] K.Ueno and N.Koshida: "Light-emissive nonvolatile memory effects in porous silicon diodes" Appl.Phys.Lett.74. 93-95 (1999)
[文献書誌] T.Matsumoto,H.Mimura,N.Koshida,and Y.Masumoto: "The density of states in silicon nanostructures determined by space-charge-limited current measurements" J.Appl.Phys.84. 6157-6161 (1998)
[文献書誌] M.Takahashi,M.Araki,and N.Koshida: "Buried optical waveguides of porous silicon" Jpn.J.Appl.Phys.37. L1017-L1019 (1998)

1998 年度 実績報告書

高効率・高安定シリコンLEDの開発と光集積化

研究代表者

越田 信義 東京農工大学, 工学部, 教授 (50143631)

研究成果

[文献書誌] Y.Suda,K.Obata,and N.Koshida: "Band dispersions in photoluminescent porous Si" Phys.Rev.Lett.80. 3559-3562 (1998)

[文献書誌] B.Gelloz,T.Nakagawa,and N.Koshida: "Enhancing the external quantum efficiency of porous silicon LEDs beyond 1% by a post-anodization electrochemical oxidation" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)

[文献書誌] H.Mizuno and N.Koshida: "Enhancement in efficiency and stability of oxide-free blue emission from porous silicon by surface passivation" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)

[文献書誌] B.Gelloz,T.Nakagawa,and N.Koshida: "Enhancement of the quantum efficiency and stability of electroluminescence from porous silicon by anodic passivation." Appl.Phys.Lett.73. 2021-2023 (1998)

[文献書誌] N.Koshida,T.Nakajima,M.Yoshiyama,K.Ueno.T.Nakagawa,and H.Shinoda: "Ultrasound emission from porous silicon: Efficient thermo-acoustic function as a depleted nanocrystalline system" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.536(in press). (1999)

[文献書誌] K.Ueno and N.Koshida: "Light-emissive nonvolatile memory effects in porous silicon diodes" Appl.Phys.Lett.74. 93-95 (1999)

[文献書誌] T.Matsumoto,H.Mimura,N.Koshida,and Y.Masumoto: "The density of states in silicon nanostructures determined by space-charge-limited current measurements" J.Appl.Phys.84. 6157-6161 (1998)

[文献書誌] M.Takahashi,M.Araki,and N.Koshida: "Buried optical waveguides of porous silicon" Jpn.J.Appl.Phys.37. L1017-L1019 (1998)

1998 年度実績報告書

越田信義東京農工大学, 工学部, 教授 (50143631)