| 研究課題/領域番号 |
15360179
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
柏葉 安兵衛 岩手大学, 工学部, 教授 (30003867)
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| 研究分担者 |
馬場 守 岩手大学, 工学研究科, 教授 (20111239)
西館 数芽 岩手大学, 工学研究科, 助教授 (90250638)
佐藤 宏明 岩手大学, 工学部, 助手 (90359498)
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| キーワード | 発光ダイオード / CdS / p型 / 可変色 / 緑色 / 混晶 |
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| 研究概要 |
16年度は、(1)発光強度の改良、(2)緑色発光の改良、(3)直流発光及び室温発光の実現、(4)Cd_<1-x>Zn_xS膜の作成、を試みた。
これまでダイオードはITO透明電極の上に作成されていたが、XPS分析の結果、InがCdS:Cu膜中に拡散し、Cuアクセプタを補償していることが明らかになった。このため、ITO上にSnO_2膜を付けたITO/SnO_2基板を使用した。その結果、基板からCdS中へのInの拡散が抑えられ、発光を強めることができた。また、発光は電極内で一様ではなく、ムラがあることが分かったが、電極材料、厚さなどを検討し、改良した。CdS発光ダイオードの発光色は、本質的に緑であるが、これまでに明るい緑色発光は得られていなかった。しかし、プロセスを改良しCu濃度の低いCdS:Cu層を薄く付けることで、明るい緑色発光を得ることが出来た。Cu濃度の異なるCdS膜のフォトルミネッセンスを測定し、発光色との関連を調べた。
これまで発光は、液体窒素温度でパルス電流駆動で観察されてきたが、室温及び直流動作が本研究の大きな目標であった。作成プロセスの改良やCuのドーピング量の制御により、直流発光及び室温発光が実現できた。しかし室温発光での発光色は赤色系であった。
CdSはエネルギーバンドギャップEgが室温で2.4eVであるため、青色系を発光させることはできない。そこで、ワイドバンドギャップ半導体であるZnS(Eg=3.7eV)との混晶作成を試みた。CdSとZnSの同時蒸着によりCd_<1-x>Zn_xS混晶を作ることができた。蒸着速度を制御することにより、任意の成分比の混晶を作ることができ、エネルギーバンドギャップも制御できた。また、Cd_<1-x>Zn_xS:Cu膜はp形特性を示し、Cd_<1-x>Zn_xS:Cu/CdS構造は整流性及び光起電特性を示した。またCdSに対し、アクセプタとして窒素のドーピングを行い、基礎的な特性を調べた。Cu及び窒素不純物レベルの電子状態計算を行った。
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