| 研究課題/領域番号 |
14J01389
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石坂 文哉 北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | ナノワイヤ / 化合物半導体 / 結晶成長 / ウルツ鉱構造 / 発光デバイス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ウルツ鉱構造を有するコアシェルナノワイヤの成長技術を確立し、ナノワイヤ発光デバイスの作製を目的としている。本研究で用いているGaP系材料は、本来発光効率の低い間接遷移型半導体であるが、結晶構造をウルツ鉱構造に相転移させることで発光効率の高い直接遷移型半導体となることが理論計算により示されている。本年度では、ナノワイヤの側面にウルツ鉱構造を有するGaPおよびAlGaPを成長する技術を確立した。以下に具体的な研究実施状況を示す。
1. MOVPE選択成長法によりInP(111)A基板上にテンプレートとなるウルツ鉱構造InPナノワイヤ（コア層）を形成し、その側面にGaP（シェル層）を成長することでウルツ鉱構造GaPの作製を試みた。得られたコアシェルナノワイヤに対し、透過型電子顕微鏡による結晶構造の評価を行った。その結果、ナノワイヤ上部のGaPシェル層は閃亜鉛鉱構造であるのに対し、ナノワイヤ側面のGaPシェル層はウルツ鉱構造が得られていることを確認した。
2. GaPと同様の方法で、直接遷移型の緑色発光が期待できるウルツ鉱構造AlGaPの作製を試み、透過型電子顕微鏡およびX線回折測定による結晶構造の評価を行い、InPナノワイヤ側面にウルツ鉱構造AlGaPが得られることを確認した。また、AlGaPシェル層の成長においてAl混晶組成を変化させることで、ウルツ鉱構造を有するAlGaP量子井戸構造の形成に成功した。低温カソードルミネッセンス測定による発光特性の評価を行い、ウルツ鉱構造AlGaPシェル層から2.37 eV (523 nm)の発光を確認した。この結果は、ウルツ鉱構造AlGaP系材料による緑色発光の可能性を示している。
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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
本年度の研究実施計画通り、InPナノワイヤ側面にウルツ鉱構造GaPおよびAlGaPを作製することに成功しており、さらに、AlGaP量子井戸を形成し緑色発光が確認できているため、順調に進展していると言える。また、本年度では1件の査読付き論文を掲載し、4件の国内外における学会発表を行っており、実態としての成果も十分に挙げていると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度の研究計画では、前年度に作製したウルツ鉱構造AlGaPの光学特性評価を行うとともに、赤色・黄色・緑色を含む可視光領域での発光が期待できるウルツ鉱構造AlInPを作製する。
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